Logam baja serta sifat fisika dan kimia

BAJA

NAMA : KHARIMATUL A.

145060107111005

ROFIF ALFIROS

145060107111007

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

SIFAT BAJA

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 : 1550O_C

• Titik lebur : 2900O_C

• 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)

Beberapa logam seperti aluminium, magnesium, beberapa macam baja, dan

titanium memiliki semacam "pelindung" di bagian paling luarnya, sehingga tidak dapar dimasuki oleh molekul oksigen.

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

BAJA TAHAN KARAT FERIT

mengandung chrom 16%, sesuai untuk lingkungan korosif terutama terhadap bahan kimia asam nitrat, serta biasanya digunakan untuk

komponen – komponen dalam industri kimia.

BAJA KARAT AUSTENIT

mengandung chrom-nikel 18%, dimana sifat tahan karatnya didapat melalui pemanasan pada suhu 1000 - 11000 lalu didinginkan dengan direndam kedalam

biasanya dinamakan untuk baja yang tahan pada suhu 6500, dimana sifat

itu didapat pada kodisi kadar chrom dan nikel yang cukup tinggi.

Berbeda dengan baja tahan karat adalah umunya kandungan karbonnya lebih tinggi. Umumnya digunakan pada ketel uap, boiler, tungku dan lain – lain.

BAJA TAHAN PANAS

PROSES PEMBUATAN BAJA

Proses Konvertor

Proses Bessemer (

1855)

Proses Thomas (18

PROSES

PROSES

Besi mentah cair yang digunakan 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.

Reaksi

terak asam kira-kira 40 - 50% Si O2

diikuti dengan kenaikan temperatur dari 1250˚C 

 ke 1650˚C. Periode ini berlangsung sekitar 4 - 5

menit yang ditandai adanya bunga api dan ledakan keluar dari mulut

Konvertor.

Pada periode ke dua dimulai setelah Si dan

Mn hampir semuanya terbakar dan keluar dari besi mentah cair. 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 (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

untuk mengikatO2 dan memadunya dengan baja yang

dihasilkan. Baja Bessemer yang dihasilkan dengan

proses di atas mengandung sangat

sedikit unsur C.

PROSES THOMAS (1878)

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 yaitu pada saat

penghembusan, unsur Fe, Si, Mn akan teroksider dan terbentuklah terak basa

Dengan adanya batu kapur, akan terjadi kenaikan temperatur, tetapi unsur phosfor (P) yang terkandung

Pada periode ke II ditandai dengan adanya

penurunan temperatur, dimana Carbon (C) akan terbakar, berarti kadar C Setelah temperatur turun menjadi 1400 C, mulailah periode ke III yaitu terjadinya

oksidasi dari Fe secara intensif dan terbentuklah

terak. berlangsung 3 - 5 menit, dan terbentuklah [CaO)4.P2O5] yang diikuti kenaikan temperatur yang mendadak menjadi 1600˚C. periode ke 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 hasil ikatan yang

diperoleh dan dapat digunakan sebagai pupuk

tanaman.

DAPUR

TINGGI

Bahan bakar, biji besi dan bahan tambahan dimasukkan secara teratur berlapis – lapis.

Udara panas dimasukkan dari dapur cowper dengan kecepatan

100m/dt, udara panas melakukan pembakaran (CO2 dan pembentukan

CO)sebagai ga untuk mereduksi bijih – bijih besi dengan temperatur +/- 9000˚C

Muatan yang pertama kali turun melepaskan air

kemudian terjadi pengikatan kimiawi pada waktu

reduks pertama oleh CO pada suhu +/- 400

˚C

KELEBIHAN BAJA SEBAGAI MATERIAL STRUKTUR

•

Kekuatan Tinggi

Kekuatan yang tinggi dari baja per satuan berat mempunyai konsekuensi

bahwa beban mati akan kecil. Hal ini sangat penting untuk jembatan bentang panjang, bangunan tinggi, dan bangunan dengan kondisi tanah yang buruk.

•

Keseragaman

Sifat baja tidak berubah banyak terhadap waktu, tidak seperti halnya pada struktur beton bertulang.

•

Elastisitas

Baja berperilaku mendekati asumsi perancang teknik dibandingkan dengan material lain karena baja mengikuti hukum Hooke hingga mencapai tegangan yang cukup tinggi. Momen inersia untuk penampang baja

dapat ditentukan dengan pasti dibandingkan dengan penampang beton bertulang

•

Permanen

KELEMAHAN BAJA SEBAGAI MATERIAL

STRUKTUR

Biaya Pemeliharaan

Umumnya material baja sangat rentan terhadap korosi jika dibiarkan terjadi kontak dengan udara dan air sehingga perlu dicat secara periodik. Baja juga merupakan konduktor panas yang baik sehingga dapat menjadi pemicu

kebakaran pada komponen lain. Akibatnya, portal dengan kemungkinan kebakaran tinggi perlu diberi pelindung.

Rentan Terhadap Buckling

Semakin langsung suatu elemen tekan, semakin besar pula bahaya terhadap

buckling (tekuk). Sebagaimana telah disebutkan bahwa baja mempunyai kekuatan yang tinggi per satuan berat dan jika digunakan sebagai kolom

seringkali tidak ekonomis karena banyak material yang perlu digunakan untuk memperkuat kolom terhadap buckling.

Fatik

TERIMAKASIH