SIFAT FISIS MATERIAL BAJA KARBON DENGAN
STRUKTUR MIKRO
Materi pendukung
1. Sifat- Sifat Logam,
Non
Logam dan Komposit
Bahan Teknik yang terklasifikasi di industri terbagi menjadi tiga yaitu logam, non logam dan
komposit. Logam dibedakan menjadi logam besi/ferrous dan non besi/non ferrous. Non
logam terbagi menjadi keramik dan polimer.
a. Logam
Logam merupakan material (sebuah unsur, senyawa, atau paduan) yang biasanya keras
tak tembus cahaya, berkilau, dan memiliki konduktivitas listrik dan termal yang baik.
Logam
besi (ferrous): logam dan paduan yang mengandung besi (Fe) sebagai unsur utamanya sebagai contoh yaitu besi dan baja. Logam non-besi (non-ferrous): logam
yang
mengandung sedikit atau sama sekali tanpa kadar besi seperti Al, Cu, Zn, Ni, dan lain-lain.
Logam terutama logam ferrous merupakan bahan yang paling banyak dipakai dalam
dunia
teknik mesin, karena pada umumnya
kuat, ulet, dan mudah
dibuat dalam berbagai bentuk praktis Logam
merupakan konduktor yang baik dengan ciri-ciri yaitu tidak transparan,
mengkilap, penghantar
panas dan listrik yang baik, dapat ditempa/direnggangkan, pada
suhu kamar
berwujud padat kecuali raksa
dan
memiliki
titik didih dan
titik leleh tinggi.
b. Non
Logam
Bahan non logam terbagi menjadi dua yaitu
keramik dan polimer. Keramik adalah bahan yang terbentuk dari hasil senyawa (compound) antara satu atau lebih unsur-unsur logam (termasuk Si dan Ge) dengan satu atau lebih
unsur-unsur anorganik bukan logam.
Contoh bahan keramik yaitu silikon oksida, aluminium oksida, kalsiumoksida, magnesium oksida, kalium oksida dan natrium oksida.
Polimer merupakan bahan yang memiliki berat molekul > 10.000 , tersusun dari monomer
yang saling berikatan kovalen. Polimer mempunyai senyawa karbon dengan rantai molekul panjang, termasuk bahan plastik dan
karet. Polimer yang dapat dibentuk kembali dengan
pemanasan disebut termoplastik, sedangkan yang tidak dapat dibentuk kembali disebut termoset. Contoh polimer yaitu polietilen, polipropilen, polivinilklorid
dan lain-lain.
c. Komposit
Komposit merupakan campuran bahan yang tersusun dari dua/lebih bahan dasar dalam
skala makroskopis yang sifatnya sangat berbeda dengan sifat masing-masing
bahan pembentuknya misalnya keramik dengan polimer. Bahan
komposit yang sering
dijumpai yaitu contohnya : fiberglass, tripleks, semen-pasir, dan lain-lain. Selain
komposit buatan, juga terdapat bahan
komposit alam seperti
kayu, terdiri dari serat selulose yang berada
dalam matriks lignin.
SIFAT FISIS BAJA KARBON
Baja pada dasarnya ialah besi (Fe) dengan
tambahan unsur Karbon ( C ) sampai
dengan 1.67% (maksimal). Bila kadar unsur karbon ( C) lebih dari 1.67%, maka material
tersebut biasanya disebut sebagai besi
cor (Cast Iron). Selain itu juga ada campuran Silikon (Si), Mangan (Mn),
Pospor (P), dan Belerang (S)
Makin
tinggi kadar karbon dalam baja, maka akan mengakibatkan hal- hal sbb:
• Kuat leleh dan kuat tarik baja kan naik,
• Keliatan (kemampuan logam untuk
menyerap energi )baja berkurang,
• Semakin sukar dilas.
• menekan kandungan karbon pada kadar serendah mungkin untuk dapat mengantisipasi
berkurangnya keliatan dan sifat sulit dilas, tetapi sifat kuat leleh dan kuat
tariknya tetap tinggi.
Penambahan
unsur – unsusr Mangaan (Mn), Chromium
(Cr), Molybdenum (Mo), Nikel (Ni) dan tembaga (Cu) yang lebih tinggi,
tetapi keuletan dan keliatan, dan kemampuan khusus lainnya tetap baik.
Sifat fisik adalah segala aspek dari suatu objek atau
zat yang dapat diukur atau dipersepsikan tanpa mengubah identitasnya. Berikut
adalah sifat fisik pada baja karbon :
• Titik
didih : 1550OC
• Titik lebur :
2900OC
• konduktivitas
listrik,
• Menghantarkan
panas,
• Reaktif
Jumlah
elektron bebas yang tinggi di segala bentuk logam padat menyebabkan logam tidak
pernah terlihat transparan.
Sifat kimia
Logam
biasanya cenderung untuk membentuk kation dengan menghilangkan elektronnya,
kemudian bereaksi dengan oksigen di udara untuk membentuk oksida basa.
Contohnya:
4 Na + O2 → 2 Na2O (natrium oksida) 2 Ca + O2 → 2 CaO (kalsium oksida) 4 Al + 3 O2 → 2 Al2O3 (aluminium oksida)
4 Na + O2 → 2 Na2O (natrium oksida) 2 Ca + O2 → 2 CaO (kalsium oksida) 4 Al + 3 O2 → 2 Al2O3 (aluminium oksida)
Beberapa
logam seperti aluminium, magnesium, beberapa macam baja, dan titanium memiliki
semacam "pelindung" di bagian paling luarnya, sehingga tidak dapar
dimasuki oleh molekul oksigen.
Proses
pengecatan, anodisasi atau plating pada logam biasanya merupakan
langkah-langkah terbaik untuk mencegah korosi.
SIFAT TAHAN PANAS DAN
TAHAN KOROSI
Sifat –
sifat khusus baja, dapat dicapai dengan penambahan unsur – unsur utama sebagai
berikut: Chrom (Cr), Nikel (Ni) dan molybdenum (Mo).
Baja tahan
karat umumnya mengandung unsusr Chrom lebih dari 12%, dimana pada kondisi
seperti itu baja akan bersifat pasif terhadap proses oksidasi. Baja tahan karat
dapat dibedakan sesuai struktur mikronya yaitu:
Baja tahan karat
Martensit
mengandung
chrom 13% kuat leleh dan tariknya diperoleh dari proses pendinginan pada
kondisi udara luar, sesuai untuk lingkungan korosif ringan digunakan untuk:
Baja Tahan Karat Ferrit
mengandung
chrom 16%, sesuai untuk lingkungan korosif terutama terhadap bahan kimia asam
nitrat, serta biasanya digunakan untuk komponen – komponen dalam industri
kimia.
Baja Tahan Karat
Austenit
mengandung
chrom-nikel 18%, dimana sifat tahan karatnya didapat melalui pemanasan pada
suhu 1000 - 11000 lalu didinginkan dengan direndam kedalam air,
sesuai untuk lingkungan yang mengandung garam, serta biasanya digunakan untuk
baling – baling kapal.
BAJA KARBON DAN
KARATERISTIKNYA
Baja
karbon adalah material logam yang terbentuk dari unsur utama Fe dan unsur
kedua yang berpengaruh pada sifat-sifatnya adalah karbon, sedangkan unsur yang
lain berpengaruh menurut presentasinya. Pemakain Campuran Karbon pada baja yang
dibutuhkan adalah sebanyak karbon yang dibutuhkan pada pemakain suatu alat.
Semakin
tinggi paduan Carbon pada Fe titik didihnya lebih rendah pada peleburannya.
Maka penambahan unsur carbon pada baja sangatlah berpengaruh pada tingkat
kekerasan suatu bahan yang akan diproses menjadi barang yang berhubungan dengan
pemesinan maupun lainnya. Dan juga menetukan keuletaan dan kegetasan suatu
bahan tersebut, pada saat diuji kekerasannya.
Klasifikasi Baja Karbon
*
LCS : mempunyai kadar karbon dibawah 0,25% / Low Carbon Steel
* MCS :
mempunyai kadar karbon diatas 0,25 % sampai 0,6% / Medium Carbon Steel
* HCS
: mempunyai normalnya harga kekerasan diatas 0,6 dan 1,4% / High Carbon
Steel
Sifat -
sifat Baja Karbon
* LCS :
a.
Mempunyai sifat : keuletan dan ketangguhan yang baik dan harga kekerasan
lebih mahal
b.
Diaplikasikan untuk body Mobil, Kapal, Pipa dan Jembatan dll.
c.
Mempunyai kekuatan luluh : 275 Mpa ( 40.000 Psi )
d.
Kekuatan Tarik : 415 dan 550 Mpa
*MCS :
a.
Dapat dikeraskan dengan baik mengeraskan dengan cara dipanasakan dengan cepat.
b.
Diaplikasikan untuk Rel Kereta Api
c.
Sifatanya : tahan aus Sangat Keras, tidak ulet.
*HCS :
a.
Dapat dikeraskan dengan Tempering
b.
Diaplikasikan untuk: Tool Steel , Alat pemotong, Pisau machine.
c.
Sifatnya : Sangat Keras, tidak ulet, Getas, Mudah rapuh.
Uji Makro dan Mikro
Pemeriksaan fisis terhadap logam dilakukan untuk mendukung analisis sifat-sifat yang dimiliki oleh logam. Logam-logam yang telah mengalami
perlakuan tertentu baik perlakuan
fisik seperti penempaan, pengerolan, ekstrusi, dsb., maupun perlakuan
termal seperti pencelupan dingin, pelunakan, normalisir, dsb., ataupun bahkan kombinasi
perlakuan fisik dan termal seperti perlakuan temo-mekanikal akan mempunyai sifat-sifat yang berlainan satu dengan yang lainnya. Pemeriksaan
fisis dapat dibedakan atas pemeriksaan secara makro dan mikro. Pemeriksaan mikro membutuhkan alat bantu berupa mikroskop optik. Scanning Electron Microscope (SEM), atau bahkan Transmission Electron
Microscope (TEM), sedangkan pemeriksaan makro
dapat dilakukan dengan mata
biasa.
Pemeriksaan Makro
Pemeriksaan makro biasanya dilakukan untuk mengetahui
jenis pengerjaan mekanis yang telah dialami oleh sebuah komponen. Pengerjaan
mekanis seperti
pengerolan,
ekstrusi,
penempaan, penekanan, dan sebagainya akan menyebabkan bahan
“mengalir” sesuai proses-proses yang diberikan terhadapnya. Bentuk aliran bahan ini dapat
diamati dengan “merebus”
komponen dalam larutan etsa asam klorida.
Pemeriksaan Mikro
Pemeriksaan visual dengan mikroskop
bertujuan untuk mengungkap
dan memperoleh informasi struktur dalam skala mikro
yang tidak dapat diamati dengan mata
biasa. Dengan pemeriksaan menggunakan
mikroskop
dapat diamati struktur mikro
logam,
baik itu berupa besar butirnya, arah dan susunan butir dan fasa-fasa
yang ada di dalam
kristal logam. Detail struktur mikro yang dapat diamati tergantung pada skala perbesarannya. Untuk memperoleh gambar struktur mikro yang jelas dan baik sangat
bergantung pada persiapan benda
kerja dan proses pengetsaannya. Permukaan benda
kerja harus rata dan sejajar antara permukaan atas dan bawahnya. Permukaan yang
akan diamati dihaluskan dengan kertas ampelas dan dipoles sehingga halus dan tidak terdapat goresan-goresan, kemudian dietsa dengan larutuan yang
sesuai dengan jenis logamnya.
Struktur Mikro Baja
Karbon
Struktur Mikro Baja
Karbon Rendah
Struktur Mikro Baja
Karbon Sedang
Struktur Mikro Baja
Karbon Tinggi
Diagram Fasa Fe-Fe3C
Diagram fasa merupakan diagram yang digunakan sebagai peta yang menunjukkan fasa yang
ada pada suhu tertentu atau komposisi paduan pada
keadaan seimbang. diagram fasa
digunakan untuk membantu dalam memprediksi transformasi fasa
dan menghasilkan struktur yang seimbang atau tidak, sertamerepresentasikan hubungan antara
komposisi dan temperatur kuantitas fasa pada
kesetimbangan seperti
tampak pada
Gambar 1.
Gambar 1. Diagram fase Fe-Fe3C
Daftar Pustaka
Buku BSE Ilmu Bahan Teknik SMK Kelas 10 Semester 1
Dari berbagai sumber di internet
No comments:
Post a Comment