SlideShare une entreprise Scribd logo
1  sur  33
TEKNOLOGI BAJA
BAJA BAHAN BAHAN PEMBENTUK
Disusun Oleh:
Kelompok 3
CHELTA MAY LIMBONG 5151111016
ADE AFRIANTY SIREGAR 5151111001
TRIFANDI SIMANJUNTAK
BOBI IRSYANDI
POLTAK SIBORO
BANGUN PAKPAHAN
PENDIDIKAN TEKNIK BANGUNAN
TAHUN AJARAN 2015/2016
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kehadirat tuhan yang maha esa atas segala
rahmadnya sehingga kami dapat menyusun makalah teknologi baja ini hingga
selesai. Tidak lupa kami juga mengucapkan banyak terimakasi kepada teman teman
yyang telah membantu mengerjakan makalah ini.
Dan harapan kami semoga makalah ini dapat menambah pengetahuan dan
pengalaman bagi para pembaca, untuk kedepannya dapat memperbaiki bentuk
maupun menambah isi makalah agar menjadi lebih baik lagi.
Karena keterbatasan pengetahuan maupun pengalaman kami, kami yakin
masih banyak kekurangan dalam makalah ini, oleh karena itu kami sangat
mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari pembaca demi kesempurnaan
makalah ini.
Medan, Februari 2016-02-12
Penyusun
A. PENGERTIAN
Baja dikatakan padu jika kompesisi unsur-unsur paduannya secara khusus,
bukan baja karbon biasa yang terdiri dari unsur silisium dan mangan. Baja paduan
semakin banyak digunakan.Unsur yang paling banyak digunakan untuk baja paduan,
yaitu: Cr,Mn, Si, Ni, W, Mo, Ti, Al, Cu, Nb dan Zr.
Penambahan unsur-unsur lain dalam baja karbon dapat dilakukan dengan satu
atau lebih unsur, tergantung dari karakteristik atau sifat khusus yang dikehendaki.
Baja ini memiliki lebih kekuatan, kekerasan, kekerasan panas, memakai perlawanan,
kemampukerasan, atau ketangguhan dibandingkan dengan baja karbon. However,
they may require heat treatment to achieve such properties.
B. KANDUNGAN ATOM ATAU UNSUR KIMIA
Unsur paduan ditambahkan untuk mencapai sifat tertentu dalam materi.
Sebagai pedoman, unsur paduan ditambahkan dalam persentase lebih rendah (kurang
dari 5%) untuk meningkatkan kekuatan atau kekerasan, atau dalam persentase yang
lebih besar (lebih dari 5%) untuk mencapai sifat-sifat khusus, seperti ketahanan korosi
atau suhu ekstrim stabilitas.
Mangan(Mg), silicon(Si), atau aluminium(Al) ditambahkan selama pembuatan
baja proses untuk menghilangkan oksigen terlarut dari lelehan. Mangan, silikon, nikel,
dan tembaga ditambahkan untuk meningkatkan kekuatan dengan membentuk larutan
padat di ferit. Kromium, vanadium, molibdenum, dan tungsten meningkatkan
kekuatan dengan membentuk fase kedua-karbida. Nikel dan tembaga meningkatkan
ketahanan korosi dalam jumlah kecil. Molibdenum membantu untuk melawan
embrittlement. Zirconium, cerium, dan kalsium meningkatkan ketangguhan dengan
mengendalikan bentuk inklusi. Mangan sulfida, timbal, bismut, selenium, dan
telurium-mesin meningkat.
Elemen paduan cenderung yang baik untuk membentuk senyawa atau karbida.
Nikel sangat larut dalam ferit, sehingga membentuk senyawa, biasanya Ni 3 Al.
Aluminium larut dalam ferit dan membentuk senyawa Al 2 O 3 dan AlN. Silikon juga
sangat larut dan biasanya membentuk senyawa SiO 2 • M x O y. Mangan kebanyakan
larut dalam membentuk senyawa ferit Mns, MnO • SiO 2, tetapi juga akan membentuk
karbida dalam bentuk (Fe, Mn) 3 C. Bentuk kromium partisi antara fasa ferit dan
karbida di baja, membentuk (Fe, Cr 3) C, Cr 7 C 3, dan Cr 23 C 6. Jenis bentuk
kromium karbida yang tergantung pada jumlah karbon dan jenis-jenis elemen paduan
hadir. Tungsten dan molibdenum membentuk karbida jika ada karbon yang cukup dan
tidak adanya unsur-unsur pembentuk karbida kuat (yaitu titanium & niobium), mereka
membentuk karbida Mo 2 C dan W 2 C, masing-masing. Vanadium, titanium, dan
niobium karbida unsur-unsur kuat yang membentuk karbida V 3 C 3, TiC, dan NIC
satu demi satu.
Unsur paduan juga memiliki mempengaruhi pada suhu eutektoid baja. Mangan
dan nikel eutektoid menurunkan suhu dan dikenal sebagai unsur menstabilkan
austenit. Cukup dengan elemen-elemen ini pada struktur austenitik dapat diperoleh
pada suhu kamar. Elemen pembentukan karbida eutektoid menaikkan suhu; elemen
ini dikenal sebagai unsur menstabilkan ferit.
C. BENTUK STRUKTUR MIKRO
Baja secara umum memiliki struktur mikro berupa ferit, dan pearlite. Ada
beberapa perbedaan struktur mikro yang disebabkan oleh konsentrasi karbon pasa
masing masing campuran, Fasa-fasa padat yang ada didalam baja :
a. Ferit (alpha) : merupakan sel satuan (susunan atom-atom yang paling kecil dan
teratur) berupa Body Centered Cubic (BCC= kubus pusat badan), Ferit ini
mempunyai sifat magnetis, agak ulet, dan agak kuat.
b. Autenit : merupakan sel satuan yang berupa Face Centered Cubic (FCC = kubus
pusat muka), Austenit ini mempunyai sifat Non magnetis, dan ulet.
c. Sementid (besi karbida) : merupakan sel satuan yang berupa orthorombik, Sementid
ini mempunyai sifat keras dan getas.
d. Perlit : merupakan campuran fasa ferit dan sementid sehingga mempunyai sifat
kuat.
e. Delta : merupakan sel satuan yang berupa Body Centered Cubic (BCC=kubus pusat
badan)
High Speed Steel (HSS) merupakan salah satu bagian dari Tool steel dengan
kararakteristik mampu mempertahankan nilai kekerasan pada suhu 300~700 derajat
celcius. Selain itu material HSS juga memeliki kadar karbon yang relative lebih tinggi
dibandingkan material tool steel lainnya yaitu berkisar 1.5~2.0% C. Unsur-unsur
paduan utama yang terdapat dalam material HSS yang akan membentuk karbida yaitu
Tungsten, Molybdenum, Vanadium. Chromium. Unsur Nickel dan Manganese tidak
terlalu banyak digunakan yaitu berkisar 0.2~0.5%. Penambahan Cobalt, Boron,
Niobium merupakan salah satu alternatif untuk meningkatkan kinerja material HSS.
Material HSS bisa di hasilkan melalui proses pengecoran atau proses metalurgi
serbuk. Berikut ini saya tampilkan beberapa struktur mikro material HSS hasil proses
pengecoran dengan menggunakan etsa Murakami dengan perbesaran 500X,
mikroskop Olympus GX51 Inverted Type
D. CARA PEMBUATAN
Proses dalam Dapur Tinggi
Prinsip dari proses dapur tinggi adalah prinsip reduksi. Pada proses ini zat
karbon monoksida dapat menyerap zat asam dari ikatan-ikatan besi zat asam
pada suhu tinggi. Pada pembakaran suhu tinggi + 18000 C dengan
udara panas, maka dihasilkan suhu yang dapat menyelenggarakan
reduksi tersebut. Agar tidak terjadi pembuntuan karena proses berlangsung maka
diberi batu kapur sebagai bahan tambahan. Bahan tambahan bersifat asam apabila
bijih besinya mempunyai sifat basa dan sebaliknya bahan tambahan
diberikan yang bersifat basa apabila bijih besi bersifat asam.
Gas yang terbentuk dalam dapur tinggi selanjutnya dialirkan keluar melalui
bagian atas dan ke dalam pemanas udara. Terak yang menetes ke bawah
melindungi besi kasar dari oksida oleh udara panas yang dimasukkan, terak ini
kemudian dipisahkan.
Proses reduksi di dalam dapur tinggi tersebut berlangsung sebagai berikut:
Zat arang dari kokas terbakar menurut reaksi :
C+O2  CO2
sebagian dari CO2 bersama dengan zat arang membentuk zat yang
berada ditempat yang lebih atas yaitu gas CO.
CO + C  2CO
Di bagian atas dapur tinggi pada suhu 300 sampai 800 C oksid besi yang lebih
tinggi diubah menjadi oksid yang lebih rendah oleh reduksi tidak
langsung dengan CO tersebut menurut prinsip :
Fe O + CO  2FeO+CO
Pada waktu proses berlangsung muatan turun ke bawah dan terjadi reduksi
tidak langsung menurut prinsip :
FeO+CO  FeO+CO2
Reduksi ini disebut tidak langsung karena bukan zat arang murni
yang mereduksi melainkan persenyawaan zat arang dengan oksigen.
sEdangkan reduksi langsung terjadi pada bagian yang terpanas dari
dapur, yaitu langsung di atas pipa pengembus. Reduksi ini berlangsung sebagai
berikut.
FeO+C  Fe+CO
CO yang terbentuk itulah yang naik ke atas untuk mengadakan reduksi
tidak langsung tadi.
Setiap 4 sampai 6 jam dapur tinggi dicerat, pertama dikeluarkan teraknya
dan baru kemudian besi. Besi yang keluar dari dapur tinggi disebut besi
kasar atau besi mentah yang digunakan untuk membuat baja pada dapur
pengolahan baja atau dituang menjadi balok-balok tuangan yang dikirimkan pada
pabrik-pabrik pembuatan baja sebagai bahan baku. Besi cair dicerat dan dituang
menjadi besi kasar dalam bentuk balok-balok besi kasar yang digunakan
sebagai bahan ancuran untuk pembuatan besi tuang (di dalam dapur kubah) atau
masih dalam keadaan cair dipindahkan pada bagian pembuatan baja (dapur Siemen
Martin).
Terak yang keluar dari dapur tinggi dapat pula dimanfaatkan menjadi
bahanpembuatan pasir terak atau wol terak sebagai bahan isolasi atau
sebagai bahan campuran semen. Besi cair yang dihasilkan dari proses dapur tinggi
sebelum dituang menjadi balok besin kasar sebagai bahan ancuran di
pabrik penuangan, perlu dicampur dahulu di dalam bak pencampur agar
kualitas dan susunannya seragam. Dalam bak pencampur dikumpulkan
besi kasar cair dari bermacam-macam dapur tinggi yang ada untuk mendapatkan
besi kasar cair yang sama dan merata. Untuk menghasilkan besi kasar
yang sedikit mengandung belerang di dalam bak pencampur tersebut
dipanaskan lagi menggunakan gas dapur tinggi.
Proses Peleburan Baja
Pada gambar 3 dan 4 ditunjukkan proses peleburan baja dengan menggunakan
bahan baku berupa besi kasar (pig iron) atau berupa besi spons (sponge
iron). Disampin itu bahan baku lainnya yang biasanya digunakan adalah
skrap baja dan bahan-bahan penambah seperti ingot ferosilikon, feromangan dan
batu kapur. Proses peleburan dapat dilakukan pada tungku BOF (Basic Oxygen
Furnace) atau pada tungku busur listrik (Electric Arc Furnace atau disingkat EAF).
Tanpa memperhatikan tungku atau proses yang diterapkan, proses peleburan baja
pada umumnya mempunyai tiga tujuan utama, yaitu :
 mengurangi sebanyak mungkin bahan-bahan impuritas
 mengurangi sebanyak mungkin bahan-bahan impuritas.
 mengatur kadar karbon agar sesuai dengan tingkat grade/spesifikasi baja
yang diinginkan.
 menambah elemen-elemen pemadu yang diinginkan.
Proses Peleburan Baja Dengan BOF
Proses ini termasuk proses yang paling baru dalm industri
pembuatan baja. Gambar sketsa dari tungku ini ditunjukkan dalam gambar
7. Terlihat bahwa dalam gambar tersebut bahwa konstruksi BOF relatif
sederhana, bagian luarnya dibuat dari pelat baja sedangkan dinding
bagian dalamnya dibuat dari bata tahan api (firebrick). Kapasitas BOF ini
biasanya bervariasi antara 35 ton sampai dengan 200 ton.
Bahan-bahan utama yang digunakan dalam proses peleburan dengan
BOF adalah : besi kasar cair (65-85%), skrap baja (15-35%), batu kapur
dan gas oksigen (kemurnian 99,5%). Keunggulan proses BOF dibandingkan
proses pembuatan baja lainnya adalah dari segi waktu peleburannya yang
relatif singkat yaitu hanya berkisar sekitar 60 menit untuk setiap proses peleburan.
Tingkat efisiensi yang demikian tinggi dari BOF ini disebabkan oleh
pemakaian gas oksigen dengan kemurnian yang tinggi sebagai gas oksidator utama
untuk memurnikan baja. Gas oksigen dialirkan ke dalam tungku melalui
pipa pengalir (oxygen lance) dan bereaksi dengan cairan logam di dalam
tungku. Gas oksigen akan mengikat karbon dari besi kasar berangsur-
angsur turun sampai mencapai tingkat baja yang dibuat. Disamping
itu, selama proses oksidasi berlangsung terjadi panas yang tinggi
sehingga dapat menaikkan temperatur logam cair sampai diatas 1650 oC.
Pada saat oksidasi berlangsung, ke dalam tungku ditambahkan batu kapur.
Batu kapur tersebut kemudian mencair dan bercampur dengan bahan-
bahan impuritas (termasuk bahan-bahan yang teroksidasi)
membentuk terak yang terapung diatas baja cair.
Bila proses oksidasi selesai maka aliran oksigen dihentikan dan pipa pengalir
oksigen diangkat/dikeluarkan dari tungku. Tungku BOF kemudian dimiringkan dan
benda uji dari baja cair diambil untuk dilakukan analisa komposisi kimia.
Bila komposisi kimia telah tercapai maka dilakukan penuangan (tapping).
Penuangan tersebut dilakukan ketika temperatur baja cair sekitar 1600 oC.
Penuangan dilakukan dengan memiringkan perlahan- lahan sehingga cairan baja
akan tertuang masuk kedalam ladel. Di dalam ladel biasanya dilakukan
skimming untuk membersihkan terak dari permukaan baja cair dan proses
perlakuan logam cair (metal treatment). Metal treatment tersebut terdiri dari
proses pengurangan impuritas dan penambahan elemen-elemen pemadu
atau lainnya dengan maksud untuk memperbaiki kualitas baja cair
sebelum dituang ke dalam cetakan.
Proses Peleburan Baja Dengan EAF
Proses peleburan dalam EAF ini menggunakan energi listrik.
Konstruksi tungku ini ditunjukkan dalam gambar 8. Panas dihasilkan dari busur listrik
yang terjadi pada ujung bawah dari elektroda. Energi panas yang terjadi sangat
tergantung pada jarak antara elektroda dengan muatan logam di dalam
tungku. Bahan elektroda biasanya dibuat dari karbon atau grafit. Kapasitas
tungku EAF ini dapat berkisar antara 2 - 200 ton dengan waktu
peleburannya berkisar antara 3 - 6 jam.
Bahan baku yang dilebur biasanya berupa besi spons (sponge iron)
yang dicampur dengan skrap baja. Penggunaan besi spons
dimaksudkan untuk menghasilkan kualitas baja yang lebih baik.
Tetapi dalam banyak hal (terutama untuk pertimbangan biaya) bahan
baku yang dilebur seluruhnya berupa skrap baja, karena skrap baja
lebih murah dibandingkan dengan besi spons. Disamping bahan baku diatas, seperti
halnya pada proses BOF, bahan-bahan lainnya yang ditambahkan pada EAF adalah
batu kapur, ferosilikon, feromangan, dan lain-lain dengan maksud yang sama pula.
Proses basa dan asam dapat diterapkan dalam EAF. Untuk
pembuatan baja berupa produk cor maka biasanya digunakan proses
asam, sedangkan untuk pembuatan baja spesial biasanya digunakan proses basa.
Peleburan baja dengan EAF ini dapat menghasilkan kualitas baja yang lebih
baik karena tidak terjadi kontaminasi oleh bahan bakar atau gas yang
digunakan untuk proses pemanasannya.
. PROSES PEMBUATAN BAJA DENGAN PROSES KONVERTOR
Konvertor adalah bejana yang berbentuk bulat lonjong terbuat dari pelat
baja. Bagian dalam dilapisi dengan batu tahan api yang berfungsi untuk
menyimpan panas yang hilang sekaligus menjaga supaya pelat baja tidak
lekas aus. Bejanatersebut dapat diputar padakeduaporosnya. pada bagian
bawah konvertor terdapatsaluran-saluran yangberdiameter antara 15 - 20
mm sebanyak 120 - 150 buah. Melewati poros yang satu dialirkan udara
yang bertekanan 1.5 - 2 atmosfer. Sedangkan pada poros yang lain
dihubungkan dengan roda gigi untuk mengatur kedudukan konvertor.
Proses pembuatan baja dapat diartikan sebagai proses yang bertujuan
mengurangi kadar unsur C, Si, Mn, P dan S dari besi mentah dengan proses
oksidasi peleburan.
Konventer untuk proses “oksidasi berkapasitas antara 50-400 ton”. Besi
kasar dari tanur yang dituangkan ke dalam konventer disemburkan
oksigen dari atas melalui pipa sembur yang bertekanan kira-kira 12 atm.
Reaksi yang terjadi:
O2 + C --> CO2
Penyemburan Oksigen berlangsung antara 10-20 menit. Penambahan
waktu penyemburan akan mengakibatkan terbakarnya C, P, Mn dan Si.
Konvertor dibuat dari plat baja dengan sambungan las atau paku keling.
Bagian dalamnya dibuat dari batu tahan api. Konvertor disangga dengan
alat penyangga yang dilengkapi dengan trunnion untuk mengatur posisi
horizontal atau vertikal Konvertor.
Padabagian bawah konvertor terdapat lubang-lubang angin (tuyer)sebagai
saluran udara penghembus (air blast). Batu tahan api yang digunakan
untuk lapisan bagian dalam Konvertor dapat bersifat asam atau basa
tergantung dari sifat baja yang diinginkan.
Secara umum proses kerja konverter adalah:
a. Dipanaskan dengan kokas sampai suhu 15000C.
b. Dimiringkan untuk memasukkan bahan baku baja (+1/8 dari volume
konverter).
c. Konverter ditegakkan kembali.
d. Dihembuskan udara dengan tekanan 1,5 – 2 atm dengan kompresor.
e. Setelah 20 – 25 menit konverter dijungkirkan untuk mengeluarkan
hasilnya.
Proses Bessemer diinginkan baja bersifat asam sehingga batu tahan apinya
harus bersifat asam (Misal : kwarsa atau aksid asam SiO2). Besi mentah
cair yang digunakan dalam proses Bessemer harus mempunyai kadar
unsur Si <= 2%; Mn <= 1,5%; kadar unsur P dan S sekecil mungkin. Ketika
udara panas dihembuskan lewat besi mentah cair, unsur-unsur Fe, Si dan
Mn terbakar menjadi oksidasinya.
Sebagian oksida besi yang terbentuk pada reaksi di atas akan berubah
menjadi terak dan sebagian lagi akan bereaksi dengan Si dan Mn.
Reaksi-reaksi di atas diikuti dengan kenaikan temperatur dari 1250 ke
1650 . Dari reaksi di atas akan terbentuk terak asam kira-kira 40 - 50% Si
O2. Periode ini disebut periode pembentukan terak (“The slag forming
period”). Periode ini disebut juga periode “Silicon blow”. Periode ini
berlangsung sekitar 4 - 5 menit yang ditandai adanya bunga api dan
ledakan keluar dari mulut Konvertor.
Pada periode ke dua yang disebut “The brilliant flame blow” atau “Carbon
blow” dimulaisetelah Si dan Mn hampir semuanyaterbakar dan keluar dari
besi mentah cair.
Pada periode ke dua ini unsur C akan terbakar oleh panas FeO dengan
reaksi yang diikuti dengan penurunan temperatur + 50 - 80% dan
berlangsung + 8 - 12 menit. CO akan keluar dari mulut Konvertor dimana
CO ini akan teroksider oleh udara luar dengan ditandai dengan timbulnya
nyala api bersinar panjang di atas Konvertor. Periode ketiga disebut
“Reddisk Smoke period” yang merupakan periode brilliant flame terakhir.
Periode ini ditandai adanya Reddish smoke (nyala api ke merah-merahan)
keluar mulut Konvertor . Hal ini menunjukkan bahwa unsur campuran
yang terdapat dalam besi mentah telah keluar dan tinggal oksida besi FeO.
Periode ini berlangsung + 1 - 2 menit. Kemudian Konvertor diputar
sehingga posisinya menuju posisi horizontal, lalu ditambahkan oksider
(ferromanganesh, ferrosilicon atau Al) untuk mengikatO2 dan memadunya
dengan baja yang dihasilkan. Baja Bessemer yang dihasilkan dengan proses
di atas mengandung sangat sedikit unsur C.
Untuk baja Bessemer, kadar unsur C dapat dinaikkan dengan cara :
a. mengurangi udara penghembus terutama pada periode ke dua.
b. menambah C pada periode ke tiga hampir berakhir yaitu dengan
menambahkan besi mentah.
Berat logam pada proses Bessemer ini akan berkurang + 8 – 12%.
Hasil dari konvertor Bessemer disebut baja Bessemer yang banyak
digunakan untuk bahan konstruksi. Proses Bessemer juga disebut proses
asam karena muatannya bersifat asam dan batu tahan apinya juga bersifat
asam. Apabila digunakan muatan yang bersifat basa lapisan batu itu akan
rusak akibat reaksi penggaraman
Konvertor Thomas juga disebut konvertor basa dan prosesnya adalah
proses basa, sebab batu tahan apinya bersifat basa serta digunakan untuk
mengolah besi kasar yang bersifat basa. Muatan converter.
putih yang banyak mengandung fosfor. Proses pembakaran sama dengan
proses pada konvertor Bessemer.hanya
saja pada proses Thomas fosfor terbakar setelah zat arangnya terbakar.
Pengaliran udara tidak terus-menerus dilakukan karena besinya sendiri
akan terbakar. Pencegahan pembakaran itu dilakukan dengan menganggap
selesai prosesnya walaupun kandungan fosfor masih tetap tinggi.
Guna mengikat fosfor yang terbentuk pada proses ini maka diberi bahan
tambahan batu kapur agar menjadi terak. Terak yang bersifat basa ini
dapat dimanfaatkan menjadi pupuk buatan yang dikenal dengan nama
pupuk fosfat. Hasil proses yang keluar dari konvertor Thomas disebut baja
Thomas yang biasa digunakan sebagai bahan konstruksi dan pelat ketel.
Proses Thomas disebut juga “Basic Bessemer Process” yaitu proses
Bessemer dalam keadaan basa. Proses ini memakai Converter yang di
bagian dalamnya dilapisi bahan tahan api (refractory) bersifat basa seperti
dolomite (Mg CO3 CaCO3).
Pertama-tama converter diisi dengan batu kapur, kemudian besi mentah
(pig iron) cair yang mengandung unsur phosfor (P) : 1,6 - 2% ; dan sedikit
Si dan S (0,6% Si, 0,07 % S).
Pada periode I (Slag forming period = Silicon blow) yaitu pada saat
penghembusan, unsur Fe, Si, Mn akan teroksider dan terbentuklah terak
basa (basic slag). Dengan adanya batu kapur, akan terjadi kenaikan
temperatur, tetapi unsur phosfor (P) yang terkandung dalam besi mentah
belum dapat dipisahkan dari Fe.
Pada periode ke II (The brilliant flame blow = Carbon blow) yang ditandai
dengan adanya penurunan temperatur, dimana Carbon (C) akan terbakar,
berarti kadar C menurun. Jika kadar C tinggal 0,1 - 0,2%, maka temperatur
akan turun menjadi 1400 - 1420oC.
Setelah temperatur turun menjadi 1400oC, mulailah periode ke III
(Reddish Smoke Periode) yaitu terjadinya oksidasi dari Fe secara intensif
dan terbentuklah terak.
Peristiwa ini berlangsung + 3 - 5 menit, dan selanjutnya terbentuklah terak
Phospor [CaO)4.P2O5] yang diikuti kenaikan temperatur yang mendadak
menjadi1600oC. Setelahperiodeke III ini berakhir, hembusan udara panas
dihentikan dan converter dimiringkan untuk mengeluarkan terak yang
mengapung di atas besi cair.
Kemudian diberi doxiders/deoxidising agents misalnya Ferro Monggan,
Ferro Silicon atau Aluminium untuk menghilangkan Oksigen (O2) serta
memberikan kadar Mn dan Si supaya diperoleh sifat-sifat tertentu dari baja
yang dihasilkan. Terak yang dihasilkan mengandung + 22 % P2O5
merupakan hasilikatan yangdiperolehdan dapat digunakan sebagai pupuk
tanaman. Baja yang dihasilkan digunakan sebagai bahan dalam proses
pengecoran seperti pembuatan baja tuang atau baja profil (steel section)
seperti baja siku, baja profil I, C.
C. PROSES PEMBUATAN BAJA DENGAN TANUR OKSIGEN BASAH
a) Proses Peleburan Baja Dengan BOF
Proses ini menempati 70% proses produksi baja di Amerika Serikat.
Merupakan modifikasi dari proses Bessemer. Proses Bessemer
menggunakan uap air panas ditiupkan pada besi kasar cair untuk
membakar zat kotoran yang tersisa. Proses BOF memakai oksigen murni
sebagai ganti uap air. Bejana BOF biasanya berdiameter dalam 5m mampu
memproses 35 – 200 ton dalam satu pemanasan.
Peleburan Baja Dengan BOF ini juga termasuk proses yang paling baru
dalam industripembuatan baja. Konstruksitungku BOF relative sederhana,
bagian luarnya dibuat dari pelat baja sedangkan dinding bagian dalamnya
dibuat dari bata tahan api (firebrick).
Proses tanur oksigen basa ( Basix Oxygen Furnace, BOF)menggunakan besi
kasar cair (65 – 85%) yang dihasilkan oleh tanur tinggi sebagai bahan
dasar utama dicampur dengan besi bekas (skrap baja) sebanyak (15 –
35%), batu kapur dan gas oksigen (kemurnian 99,5%). Panas ditimbulkan
oleh reaksi dengan oksigen. Gagasan ini dicetuskan oleh Bessemer sekitar
tahun 1800.
b) Kelebihan proses BOF dibandingkan proses pembuatan baja
lainnya :
- Dari segi waktu peleburannya yang relatif singkat yaitu hanya
berkisar sekitar 60 menit untuk setiap proses peleburan.
- Tidak perlu tuyer dibagian bawah..
- Phosphor dan Sulfur dapat terusir dulu daripada karbon.
- Biaya operasi murah.
D. PROSES PEMBUATAN BAJA DENGAN OPEN HEATH FURNACE
Pada proses Open-Hearth digunakan campuran besi mentah (pig iron)
padat atau cair dengan baja bekas (steel scrap) sebagai bahan isian
(charge). Pada proses ini temperatur yang dihasilkan oleh nyala api dapat
mencapai 1800oC. Bahan bakar (fuel) dan udara sebelum dimasukkan ke
dalam dapur terlebih dahulu dipanaskan dalam “Cheekerwork” dari
renegarator.
Proses pembuatan baja dengan cara Open-Hearth ini meliputi 3 periode
yaitu :
a. Periode memasukkan dan mencairkan bahan isian.
b. Periode mendidihkan cairan logam isian.
c. Periode membersihkan/memurnikan (refining) dan deoksidasi
d. Bahan bakar yang dipakai adalah: campuran blast furnace gas dan cokes
oven gas.
Bahan isian : besi mentah dan baja bekas beserta bahan tambah ditaruh
dalam heart lewat puntu pengisian.
- See more at:
Proses pembuatan baja dengan cara Open-Hearth furnace ini dapat dalam
keadaan basa atau asam (basic or acid open-hearth). Pada basic open-
hearth furnace, dinding bagaian dalam dapur dilapisi dengan magnesite
brick. Bagian bawah untuk tempat logam cair dan terak dari bahan
magnesite brick atau dolomite harus diganti setiap kali peleburan selesai.
Terak basa yang dihasilkan + 40 - 50 % CaO.
Padaacid open-hearth furnace, dindingbagian dalam dapur dilapisidengan
dinas-brick. Bagian bawah dinding dapur harus diganti setiap kali
peleburan selesai. Terak yang dihasilkan mengandung silica yang cukup
tinggi yaitu 50 - 55 % SiO2. Pada proses basic ataupun acid dapat
menggunakan bahan isian padat ataupun cair.
Proses yang menggunakan isian padat biasa disebut “Scarp and pig
process” yaitu proses yang isian padatnya terdiri dari besi mentah (pig
iron), baja bekas (Scrap steel) dan sedikit bijih besi (iron ore). Proses yang
mengggunakan besi mentah cair terdiri dari besi mentah cari + 60 % dan
baja bekas kira-kira 40 % dan sedikit bijih besi dan bahan tambah. Cara ini
biasa dikerjakan pada perusahaan dapur tinggi (blast furnace) dimana besi
mentah cair dari dapur tinggi tersebut langsungdiproses pada open-hearth
furnace.
Proses Basic Open-Hearth
Pada proses basic open-hearth ini, mula-mula ke dalam dapur dimasukkan
baja bekas (scarap steel) yang ringan kemudian baja bekas yang berat.
Setelah itu ditambahkan bahan tambah (batu kapaur) dan bijih besi yang
diperlukan untuk membentuk terak pertama.
Pada akhir proses peleburan, sebagian Phospor (P) yang terdapat dalam
besi mentah akan berubah menjadi terak “
Proses Acid Open-Hearth
Proses acid open-hearth membutuhkan bahan isian berkualitas lebih baik
dengan kadar Phospor P < 0,03% dan kadar Sulphur S < 0,03%. Proses ini
biasanya memakai bahan isian padat dengan 30 - 50 % berat baja bekas.
Kandungan Silicon dipertahankan < 0,6%, kandungan Silicon ini perlu
dipertahankan dalam kadar yang rendah sebab pada akhir periode
pemanasan, kandungan Silicon akan naik.
Padaproses ini, biji besi tidak boleh ditambahkan padabahan isian, dimana
hal itu dapatmenimbulkan reaksidengan Silica pada bagian tungku berupa
2FeO.SiO2. Setelah pengisian dan pemanasan, besi, Silicon dan Mn
dioksidasi dan bersatu dengan bahan tambah dan membentuk terak
pertama (+ 40% SiO2).
E. PELEBURAN BAJA DALAM DAPUR LISTRIK (EAF)
Pengertian Electric Arc furnance (EAF)
Tanur Busur Listrik (EAF) adalah peralatan / alat yang digunakan untuk
proses pembuatan logam / peleburan logam, dimana besi bekas
dipanaskan dan dicairkan dengan busur listrik yang berasal dari elektroda
ke besi bekas di dalam tanur.
Ada dua macam arus listrik yang bisa digunakan dalam proses peleburan
dengan EAF, yaitu arus searah (direct current ) dan arus bolak – balik (
alternating current). Dan yang biasa digunakan dalam proses peleburan
adalah arus bolak-balik dengan 3 fase menggunakan electroda graphite.
Salah satu kelebihan EAF dari basic oxygen furnance adalah kemampuan
EAF untuk mengolah scrap menjadi 100 % baja cair. Menurut survei
sebanyak 33% dari produksi baja kasar (crude steel) diproduksi
menggunakan Tanur busur listrik (EAF). Sedangkan kapasitas porduksi
dari EAF bisa mencapai 400 ton. Kelebihan lain dari EAF ini adalah energi
yang dikeluarkan busur listrik terhadap logam bahan baku sangant besar,
menyebabkan terjadinya okisdasi besar pada logam cair. Hal ini
menyebabkan karbon yang terkandung di dalam logam bahan baku
teroksidasi sehingga kadar karbon dalam logam tersebut menjadi
berkurang. Bentuk fisik dari dapur (EAF) ini cukup rendah sehingga dalam
hal pengisian bahan bakunya pun sangat mudah. Dalam hal
pengoperasiannya pun EAF juga tidak terlalu sulit karena hanya
memerlukan beberapa orang operator yang memantau proses peleburan
dan penggunaan listrik pada dapur tersebut.
Banyak tipe dapur listrik yang digunakan, tetapi secara praktek hanya tipe
berikut yang digunakan dalam industry pembuatan baja :
1. AC direct-arc electric furnace (dapur busur listrik – arus bolak balik)
2. DC direct-arc electric furnace (dapur busur listrik – arus searah )
3. Induction electric furnace (dapur induksi)
Pada dapur busur listrik – arus bolak balik, arus melewati suatu elektroda
turun ke bahan logam melalui suatu busur listrik, kemudian arus tersebut
dari bahan logam mengalir keatas melaluibusur listrik melaluibusur listrik
menuju elektrodalainnya. Untuk peleburan baja dapat dilakukan arus satu,
dua atau tiga fasa. Umumnya digunakan arus 3 fasa.
Dalam dapur listrik – arus searah, arus listrik melewati satu elektroda
turun kebahan yang akan dilebur melelui busur listrik, yang kemudian
mengalir menuju elektroda pasangannya yang berada dibawah dapur.
Dapur listrik ini dikembangkan oleh Dr. Paul Heroult ( USA ). Dapur busur
listrik Heroult yang pertama dibuat untuk memproduksi baja, dibangun
oleh Halcomb steel company di Syracuse, New York pada tahun 1906.
Gambar 1. Skema penampang dapur busur listrik – arus bolak balik.
Pada dapur induksi, arus listrik diinduksikan kedalam baja dengan osilasi
medan magnet. Berdasarkan frekwensinya, dapur induksi dikelompokkan
sebagai berikut:
1. Dapur induksifrekwensirendah. Menggunakan prinsip trafo, dimana
bahan logam yang akan dilebur bertindak sebagai kumparan
sekunder, sedang gulungan dengan inti besi bertindak sebagai
kumparan primer.
2. Dapur induksifrekwensimedium atau tinggi. Arus dengan frekwensi
mediumatau tinggi dilewatkan kumparan yang meliliti bejana (
crucible ) yang berisi bahan logam yang akan dilebur.
Dapur listrik dapat digunakan untuk pembuatan baja, baik dengan proses
asam maupun basa. Hampir semua dapur listrik yang digunakan untuk
melayaniproduksi ingot baja, baja cetak kontinyadan industry pengecoran
saat ini menggunakan pelapis bata tahan api basa.
Dapur listrik dapat digunakan untuk memproduksi hampir semua jenis
baja. Untuk kapasitas dibawah 1.500.000 ton/tahun, dapur listrik lebih
ekonomis digunakan daripada kombinasi blast furnace dan proses oxygen
steel making basa. Hal tersebut khususnya berlaku pada daerah dimana
tersedia banyak scrap dan harga tenaga listrik yang murah. Dapur listrik
lebuh fleksibel untuk melayani operasi produksi yang intermittent ( misal,
akibat permintaan pasar yang fluktuatif ).
Dapur listrik mempunyai keterbatasan antara lain sebagai berikut :
1. Tidak mampu memproduksibajadengan kandungan unsure residual
rendah dari scrap yang mempunyai unsure residual yang tinggi.
2. Satu dapur listrik tidak dapat melayani secara kontinyu dan
berurutan satu mesin cetak kontinyu ( minimum diperlukan 2 dapur
listrik )
3. Dapur listrik tidak ekonomis digunakan untuk produksi melebihi
1.500.000 ton baja/tahun, pada satu daerah.
Kandungan nitrogen dalam baja biasanya dua kali lebih tinggi
daripada baja yang dihasilkan oleh proses oxygen steel making, baik
A. KLASIFIKASI BAJA PADUAN
1. Berdasarkan persentase paduannya
a. Baja paduan rendah
Bila jumlah unsur tambahan selain karbon lebih kecil dari 8% (menurut
Degarmo. Sumber lain, misalnya Smith dan Hashemi menyebutkan 4%),
misalnya : suatu baja terdiri atas 1,35%C; 0,35%Si; 0,5%Mn; 0,03%P; 0,03%S;
0,75%Cr; 4,5%W [Dalam hal ini 6,06%<8%]>
b. Baja paduan tinggi
Bila jumlah unsur tambahan selain karban lebih dari atau sama dengan 8% (atau
4% menurut Smith dan Hashemi), misalnya : baja HSS (High Speed Steel) atau
SKH 53 (JIS) atau M3-1 (AISI) mempunyai kandungan unsur : 1,25%C; 4,5%Cr;
6,2%Mo; 6,7%W; 3,3%V.
Sumber lain menyebutkan:
a. Low alloy steel (baja paduan rendah), jika elemen paduannya ≤ 2,5 %
b. Medium alloy steel (baja paduan sedang), jika elemen paduannya 2,5 – 10 %
c. High alloy steel (baja paduan tinggi), jika elemen paduannya > 10 %
2. Berdasarkan jumlah komponennya:
a. Baja tiga komponen
Terdiri satu unsur pemadu dalam penambahan Fe dan C.
b. Baja empat komponen atau lebih
Terdiri dua unsur atau lebih pemadu dalam penambahan Fe dan C. Sebagai
contoh baja paduan yang terdiri: 0,35% C, 1% Cr,3% Ni dan 1% Mo.
3. Berdasarkan strukturnya:
a. Baja pearlit (sorbit dan troostit)
Unsur-unsur paduan relatif kecil maximum 5% Baja ini mampu dimesin, sifat
mekaniknya meningkat oleh heat treatment (hardening &tempering)
b. Baja martensit
Unsur pemadunya lebih dari 5 %, sangat keras dan sukar dimesin
c. Baja austenit
Terdiri dari 10 – 30% unsur pemadu tertentu (Ni, Mn atau CO) Misalnya : Baja
tahan karat (Stainless steel), nonmagnetic dan baja tahan panas (heat resistant
steel).
d. Baja ferrit
Terdiri dari sejumlah besar unsur pemadu (Cr, W atau Si) tetapi karbonnya
rendah. Tidak dapat dikeraskan.
e. Karbid atau ledeburit
Terdiri sejumlah karbon dan unsur-unsur pembentuk karbid (Cr, W, Mn, Ti, Zr).
4. Berdasarkan penggunaan dan sifat-sifatnya
a. Baja konstruksi (structural steel)
Dibedakan lagi menjadi tiga golongan tergantung persentase unsur pemadunya,
yaitu baja paduan rendah (maksimum 2 %), baja paduan menengah (2- 5 %), baja
paduan tinggi (lebih dari 5 %). Sesudah di-heat treatment baja jenis ini sifat-sifat
mekaniknya lebih baik dari pada baja karbon biasa.
b. Baja perkakas (tool steel)
Dipakai untuk alat-alat potong, komposisinya tergantung bahan dan tebal benda
yang dipotong/disayat,kecepatan potong, suhu kerja. Baja paduan jenis ini
dibedakan lagi menjadi dua golongan, yaitu baja perkakas paduan rendah
(kekerasannya tak berubah hingga pada suhu 250 °C) dan baja perkakas paduan
tinggi (kekerasannya tak berubah hingga pada suhu 600°C). Biasanya terdiri dari
0,8% C, 18% W, 4% Cr, dan 1% V, atau terdiri dari 0,9% C, 9 W, 4% Cr dan 2-
2,5% V.
c. Baja dengan sifat fisik khusus
Dibedakan lagi menjadi tiga golongan, yaitu baja tahan karat (mengandung 0,1-
0,45% C dan 12-14% Cr), baja tahan panas (yang mengandung 12-14% Cr tahan
hingga suhu 750-800oC, sementara yang mengandung 15-17% Cr tahan hingga
suhu 850-1000oC), dan baja tahan pakai pada suhu tinggi (ada yang terdiri dari
23-27% Cr, 18-21% Ni, 2-3% Si, ada yang terdiri dari 13-15% Cr, 13-15% Ni,
yang lainnya terdiri dari 2-2,7% W, 0,25-0,4% Mo, 0,4-0,5% C).
d. Baja paduan istimewa
Baja paduan istimewa lainnya terdiri 35-44% Ni dan 0,35% C,memiliki koefisien
muai yang rendah yaitu :
 Invar : memiliki koefisien muai sama dengan nol pada suhu 0 – 100 °C,
digunakan untuk alat ukur presisi.
 Platinite : memiliki koefisien muai seperti glass, sebagai pengganti platina.
 Elinvar : memiliki modulus elastisitet tak berubah pada suhu 50°C sampai
100°C. Digunakan untuk pegas arloji dan berbagai alat ukur fisika.
e. Baja Paduan dengan Sifat Khusus
 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
 High Strength Low Alloy Steel (HSLA)
Sifat dari HSLA adalah 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). Untuk
mendapatkan sifat-sifat di atas maka baja ini diproses secara khusus dengan
menambahkan unsur-unsur seperti: tembaga (Cu), nikel (Ni), Chromium (Cr),
Molybdenum (Mo), Vanadium (Va) dan Columbium.
 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.
5. Klasifikasi lain antara lain :
a. Menurut penggunaannya:
 Baja konstruksi (structural steel), mengandung karbon kurang dari 0,7 % C.
 Baja perkakas (tool steel), mengandung karbon lebih dari 0,7 % C.
b. 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
c. 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)
d. Selain itu baja juga diklasifisikan menurut kualitas:
 Baja kualitas biasa
 Baja kualitas baik
 Baja kualitas tinggi
B. SIFAT-SIFAT TEKNIS BAHAN
a) Sifat Mekanis Baja Paduan
Baja paduan merupakan campuran dari baja dan beberapa jenis logam
lainnya dengan tujuan untuk memperbaiki sifat baja karon yang relatif mudah
berkarat dan getas bila kadar karbonnya tinggi. Selain itu, penambahan unsur paduan
juga bertujuan untuk memperbaiki sifat mekanik diantaranya:
 Kekuatan
Kekuatan merupakan kemampuan suatu bahan untuk menahan perubahan bentuk
di bawah tekanan. Penambahan logam (Ni, Cr, Molibdenum) dengan komposisi
sesuai akan menambah kekuatan baja, sebab Ni dan Cr yang ditambahkan akan
masuk ke susunan atom dan menggantikan berapa atom C. Penambahan tersebut
dapat meningkatkan kekuatan sampai lima kali lipat.
 Elasisitas
Elastisitas adalah kemampuan suatu bahan unuk kembali ke bentuk semula setelah
pembebanan ditiadakan atau dilepas. Modulus elastisitas merupakan indikator dari
sifat elastis. Adanya penambahan logam pada baja akan meningkatkan kemampuan
elastisitasnya dengan nilai modulus elastisitas yang lebih besar dari sebelumnya.
Berikut beberapa logam dan nilai modulus elastisitasnya jika ditambahkan pada
baja:
 Batas mulur (Plastisitas)
Plastisitas adalah kemampuan suatu bahan untukberubah bentuk secara permanen
setelah diberi beban. Logam yang ditambahkan berupa nikel, vanadium, titanium,
tungsten, chrome dsb akan meningkatkan nilai batas mulur. Hal tersebut
disebabkan dengan penambahan logam yang memiliki batas mulur tinggi akan
menghasilkan baja paduan yang batas mulurnya tinggi pula.
 Kekuatan Tarik
Kekuatan tarik adalah kemampuan suatu material untuk menahan tarikan dua gaya
yang saling berlawanan arah dan segaris. Logam Ni dan Cr merupakan bahan yang
biasa ditambahankan untuk meningkatkan kemampuan menahan tariakan, selain
sebagai penambah kekutan tekan.
 Keuletan
Keuletan adalah kemampuan suatu material untuk diregang atau ditekuk secara
permanent tanpa mengakibatkan pecah atau patah. Baja dengan kandungan karbon
rendah memiliki keuletan yang tinggi, sehingga dengan paduan logam lain kadar
karbonnya akan turun. Selain itu, kandungan fosfor pada baja paduan yang rendah
akan meningkatkan keuletannya.
 Tahan aus
Tahan aus merupakan. Paduan logam yang digunakan untuk meningkatkan
kemampuan tahan aus diantaranya nikel, chrom, dan vanadium.
Efek utama elemen paduan utama untuk baja [8]
Elemen Persentase Fungsi utama
Aluminium 0.95–1. Paduan unsur dalam nitriding baja
Bismut - -- Meningkatkan mesin
Boron
0.001–
0.003
Powerfull agen kemampukerasan
Kromium
0.5–2 Naik kemampukerasan
4–18 Tahan Korosi
Tembaga 0.1–0.4 Tahan Korosi
Molybdenum 0.2–5 Stabil karbida; menghambat pertumbuhan butir
Nikel
2–5 Toughener Toughener
12–20 Tahan terhadap Korosi
Silicon
0.2–0.7 Meningkatkan kekuatan
2 Spring Baja
Persentase
tinggi
Memperbaiki sifat-sifat magnetik
Belerang 0.08–0.15 mesin bebas properti
Titanium -
Perbaikan karbon dalam partikel inert; mengurangi
kekerasan di krom martensit baja
Tungsten - Kekerasan pada temperatur tinggi
Vanadium 0.15
Stabil karbida; meningkatkan kekuatan sementara
tetap mempertahankan keuletan; mempromosikan
struktur butir halus
Gambar Kurva Tegangan dan Regangan (baja paduan AISI 4.140)
b) Sifat Pengaruh Lingkungan
Korosi merupakan proses elektrokimia yang terjadi pada logam dan tidak
dapat dihindari karena merupakan suatu proses alamiah. Berbagai faktor yang dapat
menyebabkan terjadinya korosi, yaitu: sifat logam, yang meliputi perbedaan
potensial, ketidakmurnian, unsur paduan, perlakuan panas yang dialami, dan
tegangan, serta faktor lingkungan yang meliputi udara, temperatur, mikroorganisme.
Baja paduan akan memiliki ketahanan terhadap korosi jika dicampur dengan
Tembaga yang berkisar 0,5-1,5% tembaga pada 99,95-99,85 % Fe, dengan
Chromium, atau dicampur dengan Nikel.
Baja Paduan tahan terhadap perubahan suhu, ini berarti sifat fisisnya tidak
banyak berubah.
 Penambahan Molibdenum akan memperbaiki baja menjadi tahan terhadap
suhu tinggi,liat dan kuat
 Penambahan Wolfram dan penambahan Kobalt juga memberikan pengaruh
yang sama seperti pada penambahan Molibdenum yaitu membuat baja paduan
tahan terhadap suhu tinggi
C. STANDARISASI DAN PENGKODEAN
Baja memilki standar dan pengkodean yang bermacam-maca dari Amerika
hingga Jepang pun mengkodekan jenis baja. Jenis-jenis Kode tersebut adalah
AISI(American Iron Steel Institute), SAE(Society for Automotive Engineering), UNS
(Unified Numbering System), ASTM(American Standard for Testing and Material),
JIS (Japanese Industrial Standard), DIN (Deutsches Institut fur Normung),
ASME(American Society of Mechanical Engineers), CEN(Committee European de
Normalization), ISO(International Standardization Organization), dan Association
francaise de normalization (AFNOR).
Standarisasi untuk pengkodean SAE memiliki cara penulisan sebagai berikut:
Untuk dua angka pertama dalam sebutan ini menandakan paduan utama (s)
dari baja. Dua angka berikutnya dalam penunjukan menandakan jumlah karbon
dalam baja. Masing-masing unsur logam lainnya memilki angka kode yang mengisi
digit pertama, yaitu:
Baja Karbon:
 Digit pertama adalah "1" seperti dalam 10xx, 11xx, dan 12xx
 Digit kedua menjelaskan proses: "1" adalah resulfurized dan "2" adalah
resulfurized dan rephosphorized.
Baja Mangan:
 Digit pertama adalah "1" seperti dalam 13xx dan, memang, baja karbon.
Namun, karena mangan adalah normal produk baja karbon membuat AISI /
SAE telah memutuskan untuk tidak mengklasifikasikan sebagai baja paduan.
 Digit kedua selalu "3"
Baja Molybdenum:
 Digit pertama adalah "4" seperti dalam 40xx dan 44xx.
 Angka kedua menunjuk persentase molibdenum dalam baja.
Baja Kromium:
 Digit pertama adalah "5" seperti dalam 51xx dan 52xx
 Angka kedua menunjuk persentase kromium dalam baja.
Baja paduan lebih satu unsur:
 Baja ini mengandung tiga paduan
 Digit pertama dapat "4", "8", atau "9" tergantung pada paduan dominan
 Angka kedua menunjuk persentase reaming dua paduan.
DAFTAR PUSTAKA
[Anonim].2009.Alloy Steel. http://en.wikipedia.org. [Diakses pada tanggal 4
November 2009].
Agung Gregorious. 2009. Perlakuan Panas (heat treatment) pada Baja. http://
gregoriousagung.wordpress.com. [Diakses pada tanggal 28 November2009].
Henkel,Daniel P. 2002. Structure and Properties of Engineering Materials. New
York: McGraw-Hill Companies.
Prasetyo,Yos. 2009. The Beauty of High Speed Steal. http://www.bp.blogspot.com .
[Diakses pada tanggal 29 November 2009].
Rahayu SS. 2009. Baja Paduan. http://www.Chem-Is-Try.Org. [Diakses pada tanggal
30 November 2009].
Surdia Tata dan Shinroku Saito.1999.Pengetahuan Bahan Teknik. Jakarta: PT
Pradnya Paramita.
Syuaib. M Faiz. 2006. Modul Penuntun Kuliah dan Praktikum Perbengkelan. Bogor:
Institut Pertanian Bogor.
http://www.engineeringnews.co.za/article/steel-sales-increase-in-first-half-of-2008-
2008-08-15
http://www.tradeindia.com/fp247342/Alloy-Steel-Wire.html
http://www.indiamart.com/vinayakaelectro/steelcastings-valvebody.html#low-alloy-
steel-castings
http://wb9.itrademarket.com/pdimage/22/699322_perontok-mobile2.jpg
http://www.evroskop.com/img/spur_gear.jpg
http://okasatria.blogspot.com
PENDIDIKAN TEKNIK BANGUNAN
TAHUN AJARAN 2015/2016
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kehadirat tuhan yang maha esa atas segala
rahmadnya sehingga kami dapat menyusun makalah teknologi baja ini hingga
selesai. Tidak lupa kami juga mengucapkan banyak terimakasi kepada teman teman
yyang telah membantu mengerjakan makalah ini.
Dan harapan kami semoga makalah ini dapat menambah pengetahuan dan
pengalaman bagi para pembaca, untuk kedepannya dapat memperbaiki bentuk
maupun menambah isi makalah agar menjadi lebih baik lagi.
Karena keterbatasan pengetahuan maupun pengalaman kami, kami yakin
masih banyak kekurangan dalam makalah ini, oleh karena itu kami sangat
mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca demi kesempurnaan
makalah ini.
Medan, Februari 2016-02-12
Penyusun

Contenu connexe

Tendances (20)

Laju korosi
Laju korosiLaju korosi
Laju korosi
 
Perlakuan panas
Perlakuan panasPerlakuan panas
Perlakuan panas
 
Kuliah 1
Kuliah 1Kuliah 1
Kuliah 1
 
Mekanisme penguatan bahan
Mekanisme penguatan bahanMekanisme penguatan bahan
Mekanisme penguatan bahan
 
Metallurgi 2
Metallurgi 2Metallurgi 2
Metallurgi 2
 
Modul Teknik Pemesinan Frais
Modul Teknik Pemesinan FraisModul Teknik Pemesinan Frais
Modul Teknik Pemesinan Frais
 
KESETIMBANGAN
KESETIMBANGANKESETIMBANGAN
KESETIMBANGAN
 
metalurgi serbuk
metalurgi serbukmetalurgi serbuk
metalurgi serbuk
 
Susunan paduan
Susunan paduanSusunan paduan
Susunan paduan
 
SIFAT BAHAN TEKNIK
SIFAT BAHAN TEKNIKSIFAT BAHAN TEKNIK
SIFAT BAHAN TEKNIK
 
Industri polimer
Industri polimerIndustri polimer
Industri polimer
 
inhibitor korosi
inhibitor korosiinhibitor korosi
inhibitor korosi
 
Diagram fasa-lanjutan
Diagram fasa-lanjutanDiagram fasa-lanjutan
Diagram fasa-lanjutan
 
pengolahan bijih besi
pengolahan bijih besipengolahan bijih besi
pengolahan bijih besi
 
Jenis besi cor dan kandungan nya
Jenis besi cor dan kandungan nyaJenis besi cor dan kandungan nya
Jenis besi cor dan kandungan nya
 
Pengujian material menggunakan SEM-EDX
Pengujian material menggunakan SEM-EDXPengujian material menggunakan SEM-EDX
Pengujian material menggunakan SEM-EDX
 
7 energi bebas gibbs
7 energi bebas gibbs7 energi bebas gibbs
7 energi bebas gibbs
 
Ilmu bahan besi cor
Ilmu bahan besi corIlmu bahan besi cor
Ilmu bahan besi cor
 
Tabel uap
Tabel uapTabel uap
Tabel uap
 
Laporan fisika dasar (gaya gesekan)
Laporan fisika dasar (gaya gesekan)Laporan fisika dasar (gaya gesekan)
Laporan fisika dasar (gaya gesekan)
 

En vedette

proses pembuatan besi baja
proses pembuatan besi bajaproses pembuatan besi baja
proses pembuatan besi bajasyahrul Rmd
 
Pengertian electric arc furnance
Pengertian electric arc furnancePengertian electric arc furnance
Pengertian electric arc furnanceJohan Johan
 
pengolahan bijih besi dengan itmk3
pengolahan bijih besi dengan itmk3pengolahan bijih besi dengan itmk3
pengolahan bijih besi dengan itmk3Agung Perdana
 
Pembuatan Baja Proses Martin
Pembuatan Baja Proses MartinPembuatan Baja Proses Martin
Pembuatan Baja Proses MartinFani Nur Hidayah
 
Proses pembuatan besi tuang
Proses pembuatan besi tuangProses pembuatan besi tuang
Proses pembuatan besi tuangPutri Mawardani
 
Teknologi bahan
Teknologi bahan Teknologi bahan
Teknologi bahan Okto rian
 
Industri Baja PT Krakatau Steel
Industri Baja PT Krakatau SteelIndustri Baja PT Krakatau Steel
Industri Baja PT Krakatau SteelAsida Gumara
 
Struktur Baja
Struktur BajaStruktur Baja
Struktur BajaTianPs27
 
Presentasi Baja/Steel "Civil Engineering"
Presentasi Baja/Steel "Civil Engineering"Presentasi Baja/Steel "Civil Engineering"
Presentasi Baja/Steel "Civil Engineering"Besar Dharma
 
Tugas makalah pengolahan besi
Tugas makalah pengolahan besiTugas makalah pengolahan besi
Tugas makalah pengolahan besiActur Saktianto
 
Makalah proses manufaktur
Makalah proses manufakturMakalah proses manufaktur
Makalah proses manufaktursurya kelana
 
Makalah proses pembentukan
Makalah proses pembentukanMakalah proses pembentukan
Makalah proses pembentukan12luthfi
 
proses pengecoran logam
proses pengecoran logamproses pengecoran logam
proses pengecoran logamYudi Hartono
 
Implementasi pancasila dalam bidang IPOLEKSOSBUDHANKAM
Implementasi pancasila dalam bidang IPOLEKSOSBUDHANKAMImplementasi pancasila dalam bidang IPOLEKSOSBUDHANKAM
Implementasi pancasila dalam bidang IPOLEKSOSBUDHANKAMKartic Muna
 

En vedette (18)

proses pembuatan besi baja
proses pembuatan besi bajaproses pembuatan besi baja
proses pembuatan besi baja
 
Pengertian electric arc furnance
Pengertian electric arc furnancePengertian electric arc furnance
Pengertian electric arc furnance
 
Gudang laksana
Gudang laksanaGudang laksana
Gudang laksana
 
pengolahan bijih besi dengan itmk3
pengolahan bijih besi dengan itmk3pengolahan bijih besi dengan itmk3
pengolahan bijih besi dengan itmk3
 
Besi dan baja
Besi dan bajaBesi dan baja
Besi dan baja
 
Pembuatan Baja Proses Martin
Pembuatan Baja Proses MartinPembuatan Baja Proses Martin
Pembuatan Baja Proses Martin
 
Metallurgical Engineering
Metallurgical EngineeringMetallurgical Engineering
Metallurgical Engineering
 
Logam dan Baja
Logam dan Baja Logam dan Baja
Logam dan Baja
 
Proses pembuatan besi tuang
Proses pembuatan besi tuangProses pembuatan besi tuang
Proses pembuatan besi tuang
 
Teknologi bahan
Teknologi bahan Teknologi bahan
Teknologi bahan
 
Industri Baja PT Krakatau Steel
Industri Baja PT Krakatau SteelIndustri Baja PT Krakatau Steel
Industri Baja PT Krakatau Steel
 
Struktur Baja
Struktur BajaStruktur Baja
Struktur Baja
 
Presentasi Baja/Steel "Civil Engineering"
Presentasi Baja/Steel "Civil Engineering"Presentasi Baja/Steel "Civil Engineering"
Presentasi Baja/Steel "Civil Engineering"
 
Tugas makalah pengolahan besi
Tugas makalah pengolahan besiTugas makalah pengolahan besi
Tugas makalah pengolahan besi
 
Makalah proses manufaktur
Makalah proses manufakturMakalah proses manufaktur
Makalah proses manufaktur
 
Makalah proses pembentukan
Makalah proses pembentukanMakalah proses pembentukan
Makalah proses pembentukan
 
proses pengecoran logam
proses pengecoran logamproses pengecoran logam
proses pengecoran logam
 
Implementasi pancasila dalam bidang IPOLEKSOSBUDHANKAM
Implementasi pancasila dalam bidang IPOLEKSOSBUDHANKAMImplementasi pancasila dalam bidang IPOLEKSOSBUDHANKAM
Implementasi pancasila dalam bidang IPOLEKSOSBUDHANKAM
 

Similaire à Teknologi baja kelompok 3

Similaire à Teknologi baja kelompok 3 (20)

Besi tuang
Besi tuangBesi tuang
Besi tuang
 
Bab%20 ii
Bab%20 iiBab%20 ii
Bab%20 ii
 
Material Teknik Dasar
Material Teknik DasarMaterial Teknik Dasar
Material Teknik Dasar
 
Baja (steel)
Baja (steel)Baja (steel)
Baja (steel)
 
Pengenalan Baja
Pengenalan BajaPengenalan Baja
Pengenalan Baja
 
Baja - Besi Tuang - Al
Baja - Besi Tuang - AlBaja - Besi Tuang - Al
Baja - Besi Tuang - Al
 
Baja xxx
Baja xxxBaja xxx
Baja xxx
 
Pak nandi
Pak nandiPak nandi
Pak nandi
 
Baja dan klasifikasinya
Baja dan klasifikasinyaBaja dan klasifikasinya
Baja dan klasifikasinya
 
Tugas tengah semester
Tugas tengah semesterTugas tengah semester
Tugas tengah semester
 
METALURGI BASIC FOR GRADE ANNUAL, AND FOR READING PERFORMER
METALURGI BASIC FOR GRADE ANNUAL, AND FOR READING PERFORMERMETALURGI BASIC FOR GRADE ANNUAL, AND FOR READING PERFORMER
METALURGI BASIC FOR GRADE ANNUAL, AND FOR READING PERFORMER
 
Pengetahuan Bahan Teknik Cast Iron (Besi Tuang)
Pengetahuan Bahan Teknik Cast Iron (Besi Tuang)Pengetahuan Bahan Teknik Cast Iron (Besi Tuang)
Pengetahuan Bahan Teknik Cast Iron (Besi Tuang)
 
Bab 1 bahan pada pengecoran logam
Bab 1 bahan pada pengecoran logamBab 1 bahan pada pengecoran logam
Bab 1 bahan pada pengecoran logam
 
A.c matrial ferrous metal
A.c matrial ferrous metalA.c matrial ferrous metal
A.c matrial ferrous metal
 
A.c matrial. ferrous mtl genap
A.c matrial. ferrous mtl genapA.c matrial. ferrous mtl genap
A.c matrial. ferrous mtl genap
 
Mpam.smk
Mpam.smkMpam.smk
Mpam.smk
 
Mpam
MpamMpam
Mpam
 
Tugas 2 material teknik
Tugas 2 material teknikTugas 2 material teknik
Tugas 2 material teknik
 
Pengantar proses manufaktur (AA)
Pengantar proses manufaktur (AA)Pengantar proses manufaktur (AA)
Pengantar proses manufaktur (AA)
 
Pengecoran
PengecoranPengecoran
Pengecoran
 

Teknologi baja kelompok 3

  • 1. TEKNOLOGI BAJA BAJA BAHAN BAHAN PEMBENTUK Disusun Oleh: Kelompok 3 CHELTA MAY LIMBONG 5151111016 ADE AFRIANTY SIREGAR 5151111001 TRIFANDI SIMANJUNTAK BOBI IRSYANDI POLTAK SIBORO BANGUN PAKPAHAN PENDIDIKAN TEKNIK BANGUNAN TAHUN AJARAN 2015/2016 UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
  • 2. KATA PENGANTAR Puji syukur kami panjatkan kehadirat tuhan yang maha esa atas segala rahmadnya sehingga kami dapat menyusun makalah teknologi baja ini hingga selesai. Tidak lupa kami juga mengucapkan banyak terimakasi kepada teman teman yyang telah membantu mengerjakan makalah ini. Dan harapan kami semoga makalah ini dapat menambah pengetahuan dan pengalaman bagi para pembaca, untuk kedepannya dapat memperbaiki bentuk maupun menambah isi makalah agar menjadi lebih baik lagi. Karena keterbatasan pengetahuan maupun pengalaman kami, kami yakin masih banyak kekurangan dalam makalah ini, oleh karena itu kami sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari pembaca demi kesempurnaan makalah ini. Medan, Februari 2016-02-12 Penyusun
  • 3. A. PENGERTIAN Baja dikatakan padu jika kompesisi unsur-unsur paduannya secara khusus, bukan baja karbon biasa yang terdiri dari unsur silisium dan mangan. Baja paduan semakin banyak digunakan.Unsur yang paling banyak digunakan untuk baja paduan, yaitu: Cr,Mn, Si, Ni, W, Mo, Ti, Al, Cu, Nb dan Zr. Penambahan unsur-unsur lain dalam baja karbon dapat dilakukan dengan satu atau lebih unsur, tergantung dari karakteristik atau sifat khusus yang dikehendaki. Baja ini memiliki lebih kekuatan, kekerasan, kekerasan panas, memakai perlawanan, kemampukerasan, atau ketangguhan dibandingkan dengan baja karbon. However, they may require heat treatment to achieve such properties. B. KANDUNGAN ATOM ATAU UNSUR KIMIA Unsur paduan ditambahkan untuk mencapai sifat tertentu dalam materi. Sebagai pedoman, unsur paduan ditambahkan dalam persentase lebih rendah (kurang dari 5%) untuk meningkatkan kekuatan atau kekerasan, atau dalam persentase yang lebih besar (lebih dari 5%) untuk mencapai sifat-sifat khusus, seperti ketahanan korosi atau suhu ekstrim stabilitas. Mangan(Mg), silicon(Si), atau aluminium(Al) ditambahkan selama pembuatan baja proses untuk menghilangkan oksigen terlarut dari lelehan. Mangan, silikon, nikel, dan tembaga ditambahkan untuk meningkatkan kekuatan dengan membentuk larutan padat di ferit. Kromium, vanadium, molibdenum, dan tungsten meningkatkan kekuatan dengan membentuk fase kedua-karbida. Nikel dan tembaga meningkatkan ketahanan korosi dalam jumlah kecil. Molibdenum membantu untuk melawan embrittlement. Zirconium, cerium, dan kalsium meningkatkan ketangguhan dengan
  • 4. mengendalikan bentuk inklusi. Mangan sulfida, timbal, bismut, selenium, dan telurium-mesin meningkat. Elemen paduan cenderung yang baik untuk membentuk senyawa atau karbida. Nikel sangat larut dalam ferit, sehingga membentuk senyawa, biasanya Ni 3 Al. Aluminium larut dalam ferit dan membentuk senyawa Al 2 O 3 dan AlN. Silikon juga sangat larut dan biasanya membentuk senyawa SiO 2 • M x O y. Mangan kebanyakan larut dalam membentuk senyawa ferit Mns, MnO • SiO 2, tetapi juga akan membentuk karbida dalam bentuk (Fe, Mn) 3 C. Bentuk kromium partisi antara fasa ferit dan karbida di baja, membentuk (Fe, Cr 3) C, Cr 7 C 3, dan Cr 23 C 6. Jenis bentuk kromium karbida yang tergantung pada jumlah karbon dan jenis-jenis elemen paduan hadir. Tungsten dan molibdenum membentuk karbida jika ada karbon yang cukup dan tidak adanya unsur-unsur pembentuk karbida kuat (yaitu titanium & niobium), mereka membentuk karbida Mo 2 C dan W 2 C, masing-masing. Vanadium, titanium, dan niobium karbida unsur-unsur kuat yang membentuk karbida V 3 C 3, TiC, dan NIC satu demi satu. Unsur paduan juga memiliki mempengaruhi pada suhu eutektoid baja. Mangan dan nikel eutektoid menurunkan suhu dan dikenal sebagai unsur menstabilkan austenit. Cukup dengan elemen-elemen ini pada struktur austenitik dapat diperoleh pada suhu kamar. Elemen pembentukan karbida eutektoid menaikkan suhu; elemen ini dikenal sebagai unsur menstabilkan ferit. C. BENTUK STRUKTUR MIKRO Baja secara umum memiliki struktur mikro berupa ferit, dan pearlite. Ada beberapa perbedaan struktur mikro yang disebabkan oleh konsentrasi karbon pasa masing masing campuran, Fasa-fasa padat yang ada didalam baja : a. Ferit (alpha) : merupakan sel satuan (susunan atom-atom yang paling kecil dan teratur) berupa Body Centered Cubic (BCC= kubus pusat badan), Ferit ini mempunyai sifat magnetis, agak ulet, dan agak kuat. b. Autenit : merupakan sel satuan yang berupa Face Centered Cubic (FCC = kubus pusat muka), Austenit ini mempunyai sifat Non magnetis, dan ulet. c. Sementid (besi karbida) : merupakan sel satuan yang berupa orthorombik, Sementid ini mempunyai sifat keras dan getas. d. Perlit : merupakan campuran fasa ferit dan sementid sehingga mempunyai sifat kuat.
  • 5. e. Delta : merupakan sel satuan yang berupa Body Centered Cubic (BCC=kubus pusat badan) High Speed Steel (HSS) merupakan salah satu bagian dari Tool steel dengan kararakteristik mampu mempertahankan nilai kekerasan pada suhu 300~700 derajat celcius. Selain itu material HSS juga memeliki kadar karbon yang relative lebih tinggi dibandingkan material tool steel lainnya yaitu berkisar 1.5~2.0% C. Unsur-unsur paduan utama yang terdapat dalam material HSS yang akan membentuk karbida yaitu Tungsten, Molybdenum, Vanadium. Chromium. Unsur Nickel dan Manganese tidak terlalu banyak digunakan yaitu berkisar 0.2~0.5%. Penambahan Cobalt, Boron, Niobium merupakan salah satu alternatif untuk meningkatkan kinerja material HSS. Material HSS bisa di hasilkan melalui proses pengecoran atau proses metalurgi serbuk. Berikut ini saya tampilkan beberapa struktur mikro material HSS hasil proses pengecoran dengan menggunakan etsa Murakami dengan perbesaran 500X, mikroskop Olympus GX51 Inverted Type
  • 6. D. CARA PEMBUATAN Proses dalam Dapur Tinggi Prinsip dari proses dapur tinggi adalah prinsip reduksi. Pada proses ini zat karbon monoksida dapat menyerap zat asam dari ikatan-ikatan besi zat asam pada suhu tinggi. Pada pembakaran suhu tinggi + 18000 C dengan udara panas, maka dihasilkan suhu yang dapat menyelenggarakan reduksi tersebut. Agar tidak terjadi pembuntuan karena proses berlangsung maka diberi batu kapur sebagai bahan tambahan. Bahan tambahan bersifat asam apabila bijih besinya mempunyai sifat basa dan sebaliknya bahan tambahan diberikan yang bersifat basa apabila bijih besi bersifat asam. Gas yang terbentuk dalam dapur tinggi selanjutnya dialirkan keluar melalui bagian atas dan ke dalam pemanas udara. Terak yang menetes ke bawah melindungi besi kasar dari oksida oleh udara panas yang dimasukkan, terak ini kemudian dipisahkan. Proses reduksi di dalam dapur tinggi tersebut berlangsung sebagai berikut: Zat arang dari kokas terbakar menurut reaksi : C+O2  CO2 sebagian dari CO2 bersama dengan zat arang membentuk zat yang berada ditempat yang lebih atas yaitu gas CO. CO + C  2CO Di bagian atas dapur tinggi pada suhu 300 sampai 800 C oksid besi yang lebih tinggi diubah menjadi oksid yang lebih rendah oleh reduksi tidak langsung dengan CO tersebut menurut prinsip : Fe O + CO  2FeO+CO Pada waktu proses berlangsung muatan turun ke bawah dan terjadi reduksi tidak langsung menurut prinsip :
  • 7. FeO+CO  FeO+CO2 Reduksi ini disebut tidak langsung karena bukan zat arang murni yang mereduksi melainkan persenyawaan zat arang dengan oksigen. sEdangkan reduksi langsung terjadi pada bagian yang terpanas dari dapur, yaitu langsung di atas pipa pengembus. Reduksi ini berlangsung sebagai berikut. FeO+C  Fe+CO CO yang terbentuk itulah yang naik ke atas untuk mengadakan reduksi tidak langsung tadi. Setiap 4 sampai 6 jam dapur tinggi dicerat, pertama dikeluarkan teraknya dan baru kemudian besi. Besi yang keluar dari dapur tinggi disebut besi kasar atau besi mentah yang digunakan untuk membuat baja pada dapur pengolahan baja atau dituang menjadi balok-balok tuangan yang dikirimkan pada pabrik-pabrik pembuatan baja sebagai bahan baku. Besi cair dicerat dan dituang menjadi besi kasar dalam bentuk balok-balok besi kasar yang digunakan sebagai bahan ancuran untuk pembuatan besi tuang (di dalam dapur kubah) atau masih dalam keadaan cair dipindahkan pada bagian pembuatan baja (dapur Siemen Martin). Terak yang keluar dari dapur tinggi dapat pula dimanfaatkan menjadi bahanpembuatan pasir terak atau wol terak sebagai bahan isolasi atau sebagai bahan campuran semen. Besi cair yang dihasilkan dari proses dapur tinggi sebelum dituang menjadi balok besin kasar sebagai bahan ancuran di pabrik penuangan, perlu dicampur dahulu di dalam bak pencampur agar kualitas dan susunannya seragam. Dalam bak pencampur dikumpulkan besi kasar cair dari bermacam-macam dapur tinggi yang ada untuk mendapatkan besi kasar cair yang sama dan merata. Untuk menghasilkan besi kasar yang sedikit mengandung belerang di dalam bak pencampur tersebut dipanaskan lagi menggunakan gas dapur tinggi. Proses Peleburan Baja
  • 8. Pada gambar 3 dan 4 ditunjukkan proses peleburan baja dengan menggunakan bahan baku berupa besi kasar (pig iron) atau berupa besi spons (sponge iron). Disampin itu bahan baku lainnya yang biasanya digunakan adalah skrap baja dan bahan-bahan penambah seperti ingot ferosilikon, feromangan dan batu kapur. Proses peleburan dapat dilakukan pada tungku BOF (Basic Oxygen Furnace) atau pada tungku busur listrik (Electric Arc Furnace atau disingkat EAF). Tanpa memperhatikan tungku atau proses yang diterapkan, proses peleburan baja pada umumnya mempunyai tiga tujuan utama, yaitu :  mengurangi sebanyak mungkin bahan-bahan impuritas  mengurangi sebanyak mungkin bahan-bahan impuritas.  mengatur kadar karbon agar sesuai dengan tingkat grade/spesifikasi baja yang diinginkan.  menambah elemen-elemen pemadu yang diinginkan. Proses Peleburan Baja Dengan BOF Proses ini termasuk proses yang paling baru dalm industri pembuatan baja. Gambar sketsa dari tungku ini ditunjukkan dalam gambar 7. Terlihat bahwa dalam gambar tersebut bahwa konstruksi BOF relatif sederhana, bagian luarnya dibuat dari pelat baja sedangkan dinding bagian dalamnya dibuat dari bata tahan api (firebrick). Kapasitas BOF ini biasanya bervariasi antara 35 ton sampai dengan 200 ton. Bahan-bahan utama yang digunakan dalam proses peleburan dengan BOF adalah : besi kasar cair (65-85%), skrap baja (15-35%), batu kapur dan gas oksigen (kemurnian 99,5%). Keunggulan proses BOF dibandingkan proses pembuatan baja lainnya adalah dari segi waktu peleburannya yang relatif singkat yaitu hanya berkisar sekitar 60 menit untuk setiap proses peleburan. Tingkat efisiensi yang demikian tinggi dari BOF ini disebabkan oleh pemakaian gas oksigen dengan kemurnian yang tinggi sebagai gas oksidator utama untuk memurnikan baja. Gas oksigen dialirkan ke dalam tungku melalui pipa pengalir (oxygen lance) dan bereaksi dengan cairan logam di dalam tungku. Gas oksigen akan mengikat karbon dari besi kasar berangsur- angsur turun sampai mencapai tingkat baja yang dibuat. Disamping
  • 9. itu, selama proses oksidasi berlangsung terjadi panas yang tinggi sehingga dapat menaikkan temperatur logam cair sampai diatas 1650 oC. Pada saat oksidasi berlangsung, ke dalam tungku ditambahkan batu kapur. Batu kapur tersebut kemudian mencair dan bercampur dengan bahan- bahan impuritas (termasuk bahan-bahan yang teroksidasi) membentuk terak yang terapung diatas baja cair. Bila proses oksidasi selesai maka aliran oksigen dihentikan dan pipa pengalir oksigen diangkat/dikeluarkan dari tungku. Tungku BOF kemudian dimiringkan dan benda uji dari baja cair diambil untuk dilakukan analisa komposisi kimia. Bila komposisi kimia telah tercapai maka dilakukan penuangan (tapping). Penuangan tersebut dilakukan ketika temperatur baja cair sekitar 1600 oC. Penuangan dilakukan dengan memiringkan perlahan- lahan sehingga cairan baja akan tertuang masuk kedalam ladel. Di dalam ladel biasanya dilakukan skimming untuk membersihkan terak dari permukaan baja cair dan proses perlakuan logam cair (metal treatment). Metal treatment tersebut terdiri dari proses pengurangan impuritas dan penambahan elemen-elemen pemadu atau lainnya dengan maksud untuk memperbaiki kualitas baja cair sebelum dituang ke dalam cetakan. Proses Peleburan Baja Dengan EAF Proses peleburan dalam EAF ini menggunakan energi listrik. Konstruksi tungku ini ditunjukkan dalam gambar 8. Panas dihasilkan dari busur listrik yang terjadi pada ujung bawah dari elektroda. Energi panas yang terjadi sangat tergantung pada jarak antara elektroda dengan muatan logam di dalam tungku. Bahan elektroda biasanya dibuat dari karbon atau grafit. Kapasitas tungku EAF ini dapat berkisar antara 2 - 200 ton dengan waktu peleburannya berkisar antara 3 - 6 jam. Bahan baku yang dilebur biasanya berupa besi spons (sponge iron) yang dicampur dengan skrap baja. Penggunaan besi spons
  • 10. dimaksudkan untuk menghasilkan kualitas baja yang lebih baik. Tetapi dalam banyak hal (terutama untuk pertimbangan biaya) bahan baku yang dilebur seluruhnya berupa skrap baja, karena skrap baja lebih murah dibandingkan dengan besi spons. Disamping bahan baku diatas, seperti halnya pada proses BOF, bahan-bahan lainnya yang ditambahkan pada EAF adalah batu kapur, ferosilikon, feromangan, dan lain-lain dengan maksud yang sama pula. Proses basa dan asam dapat diterapkan dalam EAF. Untuk pembuatan baja berupa produk cor maka biasanya digunakan proses asam, sedangkan untuk pembuatan baja spesial biasanya digunakan proses basa. Peleburan baja dengan EAF ini dapat menghasilkan kualitas baja yang lebih baik karena tidak terjadi kontaminasi oleh bahan bakar atau gas yang digunakan untuk proses pemanasannya.
  • 11. . PROSES PEMBUATAN BAJA DENGAN PROSES KONVERTOR Konvertor adalah bejana yang berbentuk bulat lonjong terbuat dari pelat baja. Bagian dalam dilapisi dengan batu tahan api yang berfungsi untuk
  • 12. menyimpan panas yang hilang sekaligus menjaga supaya pelat baja tidak lekas aus. Bejanatersebut dapat diputar padakeduaporosnya. pada bagian bawah konvertor terdapatsaluran-saluran yangberdiameter antara 15 - 20 mm sebanyak 120 - 150 buah. Melewati poros yang satu dialirkan udara yang bertekanan 1.5 - 2 atmosfer. Sedangkan pada poros yang lain dihubungkan dengan roda gigi untuk mengatur kedudukan konvertor. Proses pembuatan baja dapat diartikan sebagai proses yang bertujuan mengurangi kadar unsur C, Si, Mn, P dan S dari besi mentah dengan proses oksidasi peleburan. Konventer untuk proses “oksidasi berkapasitas antara 50-400 ton”. Besi kasar dari tanur yang dituangkan ke dalam konventer disemburkan oksigen dari atas melalui pipa sembur yang bertekanan kira-kira 12 atm. Reaksi yang terjadi: O2 + C --> CO2 Penyemburan Oksigen berlangsung antara 10-20 menit. Penambahan waktu penyemburan akan mengakibatkan terbakarnya C, P, Mn dan Si. Konvertor dibuat dari plat baja dengan sambungan las atau paku keling. Bagian dalamnya dibuat dari batu tahan api. Konvertor disangga dengan alat penyangga yang dilengkapi dengan trunnion untuk mengatur posisi horizontal atau vertikal Konvertor. Padabagian bawah konvertor terdapat lubang-lubang angin (tuyer)sebagai saluran udara penghembus (air blast). Batu tahan api yang digunakan untuk lapisan bagian dalam Konvertor dapat bersifat asam atau basa tergantung dari sifat baja yang diinginkan. Secara umum proses kerja konverter adalah: a. Dipanaskan dengan kokas sampai suhu 15000C. b. Dimiringkan untuk memasukkan bahan baku baja (+1/8 dari volume konverter). c. Konverter ditegakkan kembali. d. Dihembuskan udara dengan tekanan 1,5 – 2 atm dengan kompresor. e. Setelah 20 – 25 menit konverter dijungkirkan untuk mengeluarkan hasilnya.
  • 13. Proses Bessemer diinginkan baja bersifat asam sehingga batu tahan apinya harus bersifat asam (Misal : kwarsa atau aksid asam SiO2). Besi mentah cair yang digunakan dalam proses Bessemer harus mempunyai kadar unsur Si <= 2%; Mn <= 1,5%; kadar unsur P dan S sekecil mungkin. Ketika udara panas dihembuskan lewat besi mentah cair, unsur-unsur Fe, Si dan Mn terbakar menjadi oksidasinya. Sebagian oksida besi yang terbentuk pada reaksi di atas akan berubah menjadi terak dan sebagian lagi akan bereaksi dengan Si dan Mn. Reaksi-reaksi di atas diikuti dengan kenaikan temperatur dari 1250 ke 1650 . Dari reaksi di atas akan terbentuk terak asam kira-kira 40 - 50% Si O2. Periode ini disebut periode pembentukan terak (“The slag forming period”). Periode ini disebut juga periode “Silicon blow”. Periode ini berlangsung sekitar 4 - 5 menit yang ditandai adanya bunga api dan ledakan keluar dari mulut Konvertor. Pada periode ke dua yang disebut “The brilliant flame blow” atau “Carbon blow” dimulaisetelah Si dan Mn hampir semuanyaterbakar dan keluar dari besi mentah cair. Pada periode ke dua ini unsur C akan terbakar oleh panas FeO dengan reaksi yang diikuti dengan penurunan temperatur + 50 - 80% dan berlangsung + 8 - 12 menit. CO akan keluar dari mulut Konvertor dimana CO ini akan teroksider oleh udara luar dengan ditandai dengan timbulnya nyala api bersinar panjang di atas Konvertor. Periode ketiga disebut “Reddisk Smoke period” yang merupakan periode brilliant flame terakhir. Periode ini ditandai adanya Reddish smoke (nyala api ke merah-merahan) keluar mulut Konvertor . Hal ini menunjukkan bahwa unsur campuran yang terdapat dalam besi mentah telah keluar dan tinggal oksida besi FeO. Periode ini berlangsung + 1 - 2 menit. Kemudian Konvertor diputar sehingga posisinya menuju posisi horizontal, lalu ditambahkan oksider (ferromanganesh, ferrosilicon atau Al) untuk mengikatO2 dan memadunya dengan baja yang dihasilkan. Baja Bessemer yang dihasilkan dengan proses di atas mengandung sangat sedikit unsur C. Untuk baja Bessemer, kadar unsur C dapat dinaikkan dengan cara : a. mengurangi udara penghembus terutama pada periode ke dua. b. menambah C pada periode ke tiga hampir berakhir yaitu dengan menambahkan besi mentah. Berat logam pada proses Bessemer ini akan berkurang + 8 – 12%.
  • 14. Hasil dari konvertor Bessemer disebut baja Bessemer yang banyak digunakan untuk bahan konstruksi. Proses Bessemer juga disebut proses asam karena muatannya bersifat asam dan batu tahan apinya juga bersifat asam. Apabila digunakan muatan yang bersifat basa lapisan batu itu akan rusak akibat reaksi penggaraman Konvertor Thomas juga disebut konvertor basa dan prosesnya adalah proses basa, sebab batu tahan apinya bersifat basa serta digunakan untuk mengolah besi kasar yang bersifat basa. Muatan converter. putih yang banyak mengandung fosfor. Proses pembakaran sama dengan proses pada konvertor Bessemer.hanya saja pada proses Thomas fosfor terbakar setelah zat arangnya terbakar. Pengaliran udara tidak terus-menerus dilakukan karena besinya sendiri akan terbakar. Pencegahan pembakaran itu dilakukan dengan menganggap selesai prosesnya walaupun kandungan fosfor masih tetap tinggi. Guna mengikat fosfor yang terbentuk pada proses ini maka diberi bahan tambahan batu kapur agar menjadi terak. Terak yang bersifat basa ini dapat dimanfaatkan menjadi pupuk buatan yang dikenal dengan nama pupuk fosfat. Hasil proses yang keluar dari konvertor Thomas disebut baja Thomas yang biasa digunakan sebagai bahan konstruksi dan pelat ketel. Proses Thomas disebut juga “Basic Bessemer Process” yaitu proses Bessemer dalam keadaan basa. Proses ini memakai Converter yang di bagian dalamnya dilapisi bahan tahan api (refractory) bersifat basa seperti dolomite (Mg CO3 CaCO3). Pertama-tama converter diisi dengan batu kapur, kemudian besi mentah (pig iron) cair yang mengandung unsur phosfor (P) : 1,6 - 2% ; dan sedikit Si dan S (0,6% Si, 0,07 % S). Pada periode I (Slag forming period = Silicon blow) yaitu pada saat penghembusan, unsur Fe, Si, Mn akan teroksider dan terbentuklah terak basa (basic slag). Dengan adanya batu kapur, akan terjadi kenaikan temperatur, tetapi unsur phosfor (P) yang terkandung dalam besi mentah belum dapat dipisahkan dari Fe. Pada periode ke II (The brilliant flame blow = Carbon blow) yang ditandai dengan adanya penurunan temperatur, dimana Carbon (C) akan terbakar, berarti kadar C menurun. Jika kadar C tinggal 0,1 - 0,2%, maka temperatur akan turun menjadi 1400 - 1420oC. Setelah temperatur turun menjadi 1400oC, mulailah periode ke III
  • 15. (Reddish Smoke Periode) yaitu terjadinya oksidasi dari Fe secara intensif dan terbentuklah terak. Peristiwa ini berlangsung + 3 - 5 menit, dan selanjutnya terbentuklah terak Phospor [CaO)4.P2O5] yang diikuti kenaikan temperatur yang mendadak menjadi1600oC. Setelahperiodeke III ini berakhir, hembusan udara panas dihentikan dan converter dimiringkan untuk mengeluarkan terak yang mengapung di atas besi cair. Kemudian diberi doxiders/deoxidising agents misalnya Ferro Monggan, Ferro Silicon atau Aluminium untuk menghilangkan Oksigen (O2) serta memberikan kadar Mn dan Si supaya diperoleh sifat-sifat tertentu dari baja yang dihasilkan. Terak yang dihasilkan mengandung + 22 % P2O5 merupakan hasilikatan yangdiperolehdan dapat digunakan sebagai pupuk tanaman. Baja yang dihasilkan digunakan sebagai bahan dalam proses pengecoran seperti pembuatan baja tuang atau baja profil (steel section) seperti baja siku, baja profil I, C. C. PROSES PEMBUATAN BAJA DENGAN TANUR OKSIGEN BASAH a) Proses Peleburan Baja Dengan BOF Proses ini menempati 70% proses produksi baja di Amerika Serikat. Merupakan modifikasi dari proses Bessemer. Proses Bessemer menggunakan uap air panas ditiupkan pada besi kasar cair untuk membakar zat kotoran yang tersisa. Proses BOF memakai oksigen murni sebagai ganti uap air. Bejana BOF biasanya berdiameter dalam 5m mampu memproses 35 – 200 ton dalam satu pemanasan. Peleburan Baja Dengan BOF ini juga termasuk proses yang paling baru dalam industripembuatan baja. Konstruksitungku BOF relative sederhana,
  • 16. bagian luarnya dibuat dari pelat baja sedangkan dinding bagian dalamnya dibuat dari bata tahan api (firebrick). Proses tanur oksigen basa ( Basix Oxygen Furnace, BOF)menggunakan besi kasar cair (65 – 85%) yang dihasilkan oleh tanur tinggi sebagai bahan dasar utama dicampur dengan besi bekas (skrap baja) sebanyak (15 – 35%), batu kapur dan gas oksigen (kemurnian 99,5%). Panas ditimbulkan oleh reaksi dengan oksigen. Gagasan ini dicetuskan oleh Bessemer sekitar tahun 1800. b) Kelebihan proses BOF dibandingkan proses pembuatan baja lainnya : - Dari segi waktu peleburannya yang relatif singkat yaitu hanya berkisar sekitar 60 menit untuk setiap proses peleburan. - Tidak perlu tuyer dibagian bawah.. - Phosphor dan Sulfur dapat terusir dulu daripada karbon. - Biaya operasi murah. D. PROSES PEMBUATAN BAJA DENGAN OPEN HEATH FURNACE Pada proses Open-Hearth digunakan campuran besi mentah (pig iron) padat atau cair dengan baja bekas (steel scrap) sebagai bahan isian (charge). Pada proses ini temperatur yang dihasilkan oleh nyala api dapat mencapai 1800oC. Bahan bakar (fuel) dan udara sebelum dimasukkan ke dalam dapur terlebih dahulu dipanaskan dalam “Cheekerwork” dari renegarator. Proses pembuatan baja dengan cara Open-Hearth ini meliputi 3 periode yaitu :
  • 17. a. Periode memasukkan dan mencairkan bahan isian. b. Periode mendidihkan cairan logam isian. c. Periode membersihkan/memurnikan (refining) dan deoksidasi d. Bahan bakar yang dipakai adalah: campuran blast furnace gas dan cokes oven gas. Bahan isian : besi mentah dan baja bekas beserta bahan tambah ditaruh dalam heart lewat puntu pengisian. - See more at: Proses pembuatan baja dengan cara Open-Hearth furnace ini dapat dalam keadaan basa atau asam (basic or acid open-hearth). Pada basic open- hearth furnace, dinding bagaian dalam dapur dilapisi dengan magnesite brick. Bagian bawah untuk tempat logam cair dan terak dari bahan magnesite brick atau dolomite harus diganti setiap kali peleburan selesai. Terak basa yang dihasilkan + 40 - 50 % CaO. Padaacid open-hearth furnace, dindingbagian dalam dapur dilapisidengan dinas-brick. Bagian bawah dinding dapur harus diganti setiap kali peleburan selesai. Terak yang dihasilkan mengandung silica yang cukup tinggi yaitu 50 - 55 % SiO2. Pada proses basic ataupun acid dapat menggunakan bahan isian padat ataupun cair. Proses yang menggunakan isian padat biasa disebut “Scarp and pig process” yaitu proses yang isian padatnya terdiri dari besi mentah (pig iron), baja bekas (Scrap steel) dan sedikit bijih besi (iron ore). Proses yang mengggunakan besi mentah cair terdiri dari besi mentah cari + 60 % dan baja bekas kira-kira 40 % dan sedikit bijih besi dan bahan tambah. Cara ini biasa dikerjakan pada perusahaan dapur tinggi (blast furnace) dimana besi mentah cair dari dapur tinggi tersebut langsungdiproses pada open-hearth furnace. Proses Basic Open-Hearth Pada proses basic open-hearth ini, mula-mula ke dalam dapur dimasukkan baja bekas (scarap steel) yang ringan kemudian baja bekas yang berat. Setelah itu ditambahkan bahan tambah (batu kapaur) dan bijih besi yang diperlukan untuk membentuk terak pertama. Pada akhir proses peleburan, sebagian Phospor (P) yang terdapat dalam besi mentah akan berubah menjadi terak “
  • 18. Proses Acid Open-Hearth Proses acid open-hearth membutuhkan bahan isian berkualitas lebih baik dengan kadar Phospor P < 0,03% dan kadar Sulphur S < 0,03%. Proses ini biasanya memakai bahan isian padat dengan 30 - 50 % berat baja bekas. Kandungan Silicon dipertahankan < 0,6%, kandungan Silicon ini perlu dipertahankan dalam kadar yang rendah sebab pada akhir periode pemanasan, kandungan Silicon akan naik. Padaproses ini, biji besi tidak boleh ditambahkan padabahan isian, dimana hal itu dapatmenimbulkan reaksidengan Silica pada bagian tungku berupa 2FeO.SiO2. Setelah pengisian dan pemanasan, besi, Silicon dan Mn dioksidasi dan bersatu dengan bahan tambah dan membentuk terak pertama (+ 40% SiO2). E. PELEBURAN BAJA DALAM DAPUR LISTRIK (EAF) Pengertian Electric Arc furnance (EAF)
  • 19. Tanur Busur Listrik (EAF) adalah peralatan / alat yang digunakan untuk proses pembuatan logam / peleburan logam, dimana besi bekas dipanaskan dan dicairkan dengan busur listrik yang berasal dari elektroda ke besi bekas di dalam tanur. Ada dua macam arus listrik yang bisa digunakan dalam proses peleburan dengan EAF, yaitu arus searah (direct current ) dan arus bolak – balik ( alternating current). Dan yang biasa digunakan dalam proses peleburan adalah arus bolak-balik dengan 3 fase menggunakan electroda graphite. Salah satu kelebihan EAF dari basic oxygen furnance adalah kemampuan EAF untuk mengolah scrap menjadi 100 % baja cair. Menurut survei sebanyak 33% dari produksi baja kasar (crude steel) diproduksi menggunakan Tanur busur listrik (EAF). Sedangkan kapasitas porduksi dari EAF bisa mencapai 400 ton. Kelebihan lain dari EAF ini adalah energi yang dikeluarkan busur listrik terhadap logam bahan baku sangant besar, menyebabkan terjadinya okisdasi besar pada logam cair. Hal ini menyebabkan karbon yang terkandung di dalam logam bahan baku teroksidasi sehingga kadar karbon dalam logam tersebut menjadi berkurang. Bentuk fisik dari dapur (EAF) ini cukup rendah sehingga dalam hal pengisian bahan bakunya pun sangat mudah. Dalam hal pengoperasiannya pun EAF juga tidak terlalu sulit karena hanya memerlukan beberapa orang operator yang memantau proses peleburan dan penggunaan listrik pada dapur tersebut. Banyak tipe dapur listrik yang digunakan, tetapi secara praktek hanya tipe berikut yang digunakan dalam industry pembuatan baja : 1. AC direct-arc electric furnace (dapur busur listrik – arus bolak balik) 2. DC direct-arc electric furnace (dapur busur listrik – arus searah ) 3. Induction electric furnace (dapur induksi) Pada dapur busur listrik – arus bolak balik, arus melewati suatu elektroda turun ke bahan logam melalui suatu busur listrik, kemudian arus tersebut dari bahan logam mengalir keatas melaluibusur listrik melaluibusur listrik menuju elektrodalainnya. Untuk peleburan baja dapat dilakukan arus satu, dua atau tiga fasa. Umumnya digunakan arus 3 fasa. Dalam dapur listrik – arus searah, arus listrik melewati satu elektroda turun kebahan yang akan dilebur melelui busur listrik, yang kemudian mengalir menuju elektroda pasangannya yang berada dibawah dapur.
  • 20. Dapur listrik ini dikembangkan oleh Dr. Paul Heroult ( USA ). Dapur busur listrik Heroult yang pertama dibuat untuk memproduksi baja, dibangun oleh Halcomb steel company di Syracuse, New York pada tahun 1906. Gambar 1. Skema penampang dapur busur listrik – arus bolak balik. Pada dapur induksi, arus listrik diinduksikan kedalam baja dengan osilasi medan magnet. Berdasarkan frekwensinya, dapur induksi dikelompokkan sebagai berikut: 1. Dapur induksifrekwensirendah. Menggunakan prinsip trafo, dimana bahan logam yang akan dilebur bertindak sebagai kumparan sekunder, sedang gulungan dengan inti besi bertindak sebagai kumparan primer. 2. Dapur induksifrekwensimedium atau tinggi. Arus dengan frekwensi mediumatau tinggi dilewatkan kumparan yang meliliti bejana ( crucible ) yang berisi bahan logam yang akan dilebur. Dapur listrik dapat digunakan untuk pembuatan baja, baik dengan proses asam maupun basa. Hampir semua dapur listrik yang digunakan untuk melayaniproduksi ingot baja, baja cetak kontinyadan industry pengecoran saat ini menggunakan pelapis bata tahan api basa. Dapur listrik dapat digunakan untuk memproduksi hampir semua jenis baja. Untuk kapasitas dibawah 1.500.000 ton/tahun, dapur listrik lebih ekonomis digunakan daripada kombinasi blast furnace dan proses oxygen steel making basa. Hal tersebut khususnya berlaku pada daerah dimana tersedia banyak scrap dan harga tenaga listrik yang murah. Dapur listrik lebuh fleksibel untuk melayani operasi produksi yang intermittent ( misal, akibat permintaan pasar yang fluktuatif ). Dapur listrik mempunyai keterbatasan antara lain sebagai berikut : 1. Tidak mampu memproduksibajadengan kandungan unsure residual rendah dari scrap yang mempunyai unsure residual yang tinggi. 2. Satu dapur listrik tidak dapat melayani secara kontinyu dan berurutan satu mesin cetak kontinyu ( minimum diperlukan 2 dapur listrik )
  • 21. 3. Dapur listrik tidak ekonomis digunakan untuk produksi melebihi 1.500.000 ton baja/tahun, pada satu daerah. Kandungan nitrogen dalam baja biasanya dua kali lebih tinggi daripada baja yang dihasilkan oleh proses oxygen steel making, baik A. KLASIFIKASI BAJA PADUAN 1. Berdasarkan persentase paduannya a. Baja paduan rendah Bila jumlah unsur tambahan selain karbon lebih kecil dari 8% (menurut Degarmo. Sumber lain, misalnya Smith dan Hashemi menyebutkan 4%), misalnya : suatu baja terdiri atas 1,35%C; 0,35%Si; 0,5%Mn; 0,03%P; 0,03%S; 0,75%Cr; 4,5%W [Dalam hal ini 6,06%<8%]> b. Baja paduan tinggi Bila jumlah unsur tambahan selain karban lebih dari atau sama dengan 8% (atau 4% menurut Smith dan Hashemi), misalnya : baja HSS (High Speed Steel) atau SKH 53 (JIS) atau M3-1 (AISI) mempunyai kandungan unsur : 1,25%C; 4,5%Cr; 6,2%Mo; 6,7%W; 3,3%V. Sumber lain menyebutkan: a. Low alloy steel (baja paduan rendah), jika elemen paduannya ≤ 2,5 % b. Medium alloy steel (baja paduan sedang), jika elemen paduannya 2,5 – 10 % c. High alloy steel (baja paduan tinggi), jika elemen paduannya > 10 % 2. Berdasarkan jumlah komponennya: a. Baja tiga komponen Terdiri satu unsur pemadu dalam penambahan Fe dan C. b. Baja empat komponen atau lebih Terdiri dua unsur atau lebih pemadu dalam penambahan Fe dan C. Sebagai contoh baja paduan yang terdiri: 0,35% C, 1% Cr,3% Ni dan 1% Mo.
  • 22. 3. Berdasarkan strukturnya: a. Baja pearlit (sorbit dan troostit) Unsur-unsur paduan relatif kecil maximum 5% Baja ini mampu dimesin, sifat mekaniknya meningkat oleh heat treatment (hardening &tempering) b. Baja martensit Unsur pemadunya lebih dari 5 %, sangat keras dan sukar dimesin c. Baja austenit Terdiri dari 10 – 30% unsur pemadu tertentu (Ni, Mn atau CO) Misalnya : Baja tahan karat (Stainless steel), nonmagnetic dan baja tahan panas (heat resistant steel). d. Baja ferrit Terdiri dari sejumlah besar unsur pemadu (Cr, W atau Si) tetapi karbonnya rendah. Tidak dapat dikeraskan. e. Karbid atau ledeburit Terdiri sejumlah karbon dan unsur-unsur pembentuk karbid (Cr, W, Mn, Ti, Zr). 4. Berdasarkan penggunaan dan sifat-sifatnya a. Baja konstruksi (structural steel) Dibedakan lagi menjadi tiga golongan tergantung persentase unsur pemadunya, yaitu baja paduan rendah (maksimum 2 %), baja paduan menengah (2- 5 %), baja paduan tinggi (lebih dari 5 %). Sesudah di-heat treatment baja jenis ini sifat-sifat mekaniknya lebih baik dari pada baja karbon biasa. b. Baja perkakas (tool steel) Dipakai untuk alat-alat potong, komposisinya tergantung bahan dan tebal benda yang dipotong/disayat,kecepatan potong, suhu kerja. Baja paduan jenis ini dibedakan lagi menjadi dua golongan, yaitu baja perkakas paduan rendah (kekerasannya tak berubah hingga pada suhu 250 °C) dan baja perkakas paduan tinggi (kekerasannya tak berubah hingga pada suhu 600°C). Biasanya terdiri dari 0,8% C, 18% W, 4% Cr, dan 1% V, atau terdiri dari 0,9% C, 9 W, 4% Cr dan 2- 2,5% V.
  • 23. c. Baja dengan sifat fisik khusus Dibedakan lagi menjadi tiga golongan, yaitu baja tahan karat (mengandung 0,1- 0,45% C dan 12-14% Cr), baja tahan panas (yang mengandung 12-14% Cr tahan hingga suhu 750-800oC, sementara yang mengandung 15-17% Cr tahan hingga suhu 850-1000oC), dan baja tahan pakai pada suhu tinggi (ada yang terdiri dari 23-27% Cr, 18-21% Ni, 2-3% Si, ada yang terdiri dari 13-15% Cr, 13-15% Ni, yang lainnya terdiri dari 2-2,7% W, 0,25-0,4% Mo, 0,4-0,5% C). d. Baja paduan istimewa Baja paduan istimewa lainnya terdiri 35-44% Ni dan 0,35% C,memiliki koefisien muai yang rendah yaitu :  Invar : memiliki koefisien muai sama dengan nol pada suhu 0 – 100 °C, digunakan untuk alat ukur presisi.  Platinite : memiliki koefisien muai seperti glass, sebagai pengganti platina.  Elinvar : memiliki modulus elastisitet tak berubah pada suhu 50°C sampai 100°C. Digunakan untuk pegas arloji dan berbagai alat ukur fisika. e. Baja Paduan dengan Sifat Khusus  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  High Strength Low Alloy Steel (HSLA) Sifat dari HSLA adalah 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). Untuk
  • 24. mendapatkan sifat-sifat di atas maka baja ini diproses secara khusus dengan menambahkan unsur-unsur seperti: tembaga (Cu), nikel (Ni), Chromium (Cr), Molybdenum (Mo), Vanadium (Va) dan Columbium.  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. 5. Klasifikasi lain antara lain : a. Menurut penggunaannya:  Baja konstruksi (structural steel), mengandung karbon kurang dari 0,7 % C.  Baja perkakas (tool steel), mengandung karbon lebih dari 0,7 % C. b. 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
  • 25.  Magnetic steel  Non magnetic steel  Baja tahan pakai (wear resisting steel)  Baja tahan karat/korosi c. 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) d. Selain itu baja juga diklasifisikan menurut kualitas:  Baja kualitas biasa  Baja kualitas baik  Baja kualitas tinggi B. SIFAT-SIFAT TEKNIS BAHAN a) Sifat Mekanis Baja Paduan Baja paduan merupakan campuran dari baja dan beberapa jenis logam lainnya dengan tujuan untuk memperbaiki sifat baja karon yang relatif mudah berkarat dan getas bila kadar karbonnya tinggi. Selain itu, penambahan unsur paduan juga bertujuan untuk memperbaiki sifat mekanik diantaranya:  Kekuatan Kekuatan merupakan kemampuan suatu bahan untuk menahan perubahan bentuk di bawah tekanan. Penambahan logam (Ni, Cr, Molibdenum) dengan komposisi sesuai akan menambah kekuatan baja, sebab Ni dan Cr yang ditambahkan akan masuk ke susunan atom dan menggantikan berapa atom C. Penambahan tersebut dapat meningkatkan kekuatan sampai lima kali lipat.  Elasisitas Elastisitas adalah kemampuan suatu bahan unuk kembali ke bentuk semula setelah pembebanan ditiadakan atau dilepas. Modulus elastisitas merupakan indikator dari sifat elastis. Adanya penambahan logam pada baja akan meningkatkan kemampuan
  • 26. elastisitasnya dengan nilai modulus elastisitas yang lebih besar dari sebelumnya. Berikut beberapa logam dan nilai modulus elastisitasnya jika ditambahkan pada baja:  Batas mulur (Plastisitas) Plastisitas adalah kemampuan suatu bahan untukberubah bentuk secara permanen setelah diberi beban. Logam yang ditambahkan berupa nikel, vanadium, titanium, tungsten, chrome dsb akan meningkatkan nilai batas mulur. Hal tersebut disebabkan dengan penambahan logam yang memiliki batas mulur tinggi akan menghasilkan baja paduan yang batas mulurnya tinggi pula.  Kekuatan Tarik Kekuatan tarik adalah kemampuan suatu material untuk menahan tarikan dua gaya yang saling berlawanan arah dan segaris. Logam Ni dan Cr merupakan bahan yang biasa ditambahankan untuk meningkatkan kemampuan menahan tariakan, selain sebagai penambah kekutan tekan.  Keuletan Keuletan adalah kemampuan suatu material untuk diregang atau ditekuk secara permanent tanpa mengakibatkan pecah atau patah. Baja dengan kandungan karbon rendah memiliki keuletan yang tinggi, sehingga dengan paduan logam lain kadar karbonnya akan turun. Selain itu, kandungan fosfor pada baja paduan yang rendah akan meningkatkan keuletannya.  Tahan aus Tahan aus merupakan. Paduan logam yang digunakan untuk meningkatkan kemampuan tahan aus diantaranya nikel, chrom, dan vanadium. Efek utama elemen paduan utama untuk baja [8] Elemen Persentase Fungsi utama Aluminium 0.95–1. Paduan unsur dalam nitriding baja Bismut - -- Meningkatkan mesin Boron 0.001– 0.003 Powerfull agen kemampukerasan
  • 27. Kromium 0.5–2 Naik kemampukerasan 4–18 Tahan Korosi Tembaga 0.1–0.4 Tahan Korosi Molybdenum 0.2–5 Stabil karbida; menghambat pertumbuhan butir Nikel 2–5 Toughener Toughener 12–20 Tahan terhadap Korosi Silicon 0.2–0.7 Meningkatkan kekuatan 2 Spring Baja Persentase tinggi Memperbaiki sifat-sifat magnetik Belerang 0.08–0.15 mesin bebas properti Titanium - Perbaikan karbon dalam partikel inert; mengurangi kekerasan di krom martensit baja Tungsten - Kekerasan pada temperatur tinggi Vanadium 0.15 Stabil karbida; meningkatkan kekuatan sementara tetap mempertahankan keuletan; mempromosikan struktur butir halus
  • 28. Gambar Kurva Tegangan dan Regangan (baja paduan AISI 4.140) b) Sifat Pengaruh Lingkungan Korosi merupakan proses elektrokimia yang terjadi pada logam dan tidak dapat dihindari karena merupakan suatu proses alamiah. Berbagai faktor yang dapat menyebabkan terjadinya korosi, yaitu: sifat logam, yang meliputi perbedaan potensial, ketidakmurnian, unsur paduan, perlakuan panas yang dialami, dan tegangan, serta faktor lingkungan yang meliputi udara, temperatur, mikroorganisme. Baja paduan akan memiliki ketahanan terhadap korosi jika dicampur dengan Tembaga yang berkisar 0,5-1,5% tembaga pada 99,95-99,85 % Fe, dengan Chromium, atau dicampur dengan Nikel. Baja Paduan tahan terhadap perubahan suhu, ini berarti sifat fisisnya tidak banyak berubah.  Penambahan Molibdenum akan memperbaiki baja menjadi tahan terhadap suhu tinggi,liat dan kuat  Penambahan Wolfram dan penambahan Kobalt juga memberikan pengaruh yang sama seperti pada penambahan Molibdenum yaitu membuat baja paduan tahan terhadap suhu tinggi
  • 29. C. STANDARISASI DAN PENGKODEAN Baja memilki standar dan pengkodean yang bermacam-maca dari Amerika hingga Jepang pun mengkodekan jenis baja. Jenis-jenis Kode tersebut adalah AISI(American Iron Steel Institute), SAE(Society for Automotive Engineering), UNS (Unified Numbering System), ASTM(American Standard for Testing and Material), JIS (Japanese Industrial Standard), DIN (Deutsches Institut fur Normung), ASME(American Society of Mechanical Engineers), CEN(Committee European de Normalization), ISO(International Standardization Organization), dan Association francaise de normalization (AFNOR). Standarisasi untuk pengkodean SAE memiliki cara penulisan sebagai berikut: Untuk dua angka pertama dalam sebutan ini menandakan paduan utama (s) dari baja. Dua angka berikutnya dalam penunjukan menandakan jumlah karbon dalam baja. Masing-masing unsur logam lainnya memilki angka kode yang mengisi digit pertama, yaitu: Baja Karbon:  Digit pertama adalah "1" seperti dalam 10xx, 11xx, dan 12xx  Digit kedua menjelaskan proses: "1" adalah resulfurized dan "2" adalah resulfurized dan rephosphorized. Baja Mangan:  Digit pertama adalah "1" seperti dalam 13xx dan, memang, baja karbon. Namun, karena mangan adalah normal produk baja karbon membuat AISI / SAE telah memutuskan untuk tidak mengklasifikasikan sebagai baja paduan.  Digit kedua selalu "3" Baja Molybdenum:
  • 30.  Digit pertama adalah "4" seperti dalam 40xx dan 44xx.  Angka kedua menunjuk persentase molibdenum dalam baja. Baja Kromium:  Digit pertama adalah "5" seperti dalam 51xx dan 52xx  Angka kedua menunjuk persentase kromium dalam baja. Baja paduan lebih satu unsur:  Baja ini mengandung tiga paduan  Digit pertama dapat "4", "8", atau "9" tergantung pada paduan dominan  Angka kedua menunjuk persentase reaming dua paduan.
  • 31. DAFTAR PUSTAKA [Anonim].2009.Alloy Steel. http://en.wikipedia.org. [Diakses pada tanggal 4 November 2009]. Agung Gregorious. 2009. Perlakuan Panas (heat treatment) pada Baja. http:// gregoriousagung.wordpress.com. [Diakses pada tanggal 28 November2009]. Henkel,Daniel P. 2002. Structure and Properties of Engineering Materials. New York: McGraw-Hill Companies. Prasetyo,Yos. 2009. The Beauty of High Speed Steal. http://www.bp.blogspot.com . [Diakses pada tanggal 29 November 2009]. Rahayu SS. 2009. Baja Paduan. http://www.Chem-Is-Try.Org. [Diakses pada tanggal 30 November 2009]. Surdia Tata dan Shinroku Saito.1999.Pengetahuan Bahan Teknik. Jakarta: PT Pradnya Paramita. Syuaib. M Faiz. 2006. Modul Penuntun Kuliah dan Praktikum Perbengkelan. Bogor: Institut Pertanian Bogor. http://www.engineeringnews.co.za/article/steel-sales-increase-in-first-half-of-2008- 2008-08-15 http://www.tradeindia.com/fp247342/Alloy-Steel-Wire.html
  • 32. http://www.indiamart.com/vinayakaelectro/steelcastings-valvebody.html#low-alloy- steel-castings http://wb9.itrademarket.com/pdimage/22/699322_perontok-mobile2.jpg http://www.evroskop.com/img/spur_gear.jpg http://okasatria.blogspot.com PENDIDIKAN TEKNIK BANGUNAN TAHUN AJARAN 2015/2016 UNIVERSITAS NEGERI MEDAN KATA PENGANTAR Puji syukur kami panjatkan kehadirat tuhan yang maha esa atas segala rahmadnya sehingga kami dapat menyusun makalah teknologi baja ini hingga selesai. Tidak lupa kami juga mengucapkan banyak terimakasi kepada teman teman yyang telah membantu mengerjakan makalah ini. Dan harapan kami semoga makalah ini dapat menambah pengetahuan dan pengalaman bagi para pembaca, untuk kedepannya dapat memperbaiki bentuk maupun menambah isi makalah agar menjadi lebih baik lagi.
  • 33. Karena keterbatasan pengetahuan maupun pengalaman kami, kami yakin masih banyak kekurangan dalam makalah ini, oleh karena itu kami sangat mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca demi kesempurnaan makalah ini. Medan, Februari 2016-02-12 Penyusun