BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 UMUM
Baja merupakan logam aloy yang komponen utamanya adalah besi, dengan
karbon sebagai material pengaloy utama. Baja ditemukan ketika dilakukan
penempaan dan pemanasan yang menyebabkan tercampurnya besi dengan bahan
karbon pada proses pembakaran, sehingga membentuk baja yang mempunyai
kekuatan yang lebih besar dari pada besi. Karbon bekerja sebagai agen pengeras,
mencegah atom besi, yang secara alami teratu dalam lattice, bergeser melalui satu
sama lain. Memvariasikan jumlah karbon dan penyebaran alloy dapat mengontrol
kualitas baja. Baja dengan peningkatan jumlah karbon dapat memperkeras dan
memperkuat besi, tetapi juga menjadi lebih rapuh.
Dari tahun 1960, baja sudah dikenal sebagai bahan bangunan utama, baja
yang dipakai adalah baja karbon atau lebih dikenal dengan “baja”. Dengan
banyaknya baja yang tersedia sekarang, memungkinkan seorang perencana
menaikkan kekuatan bahan pada daerah yang tegangannya besar, tanpa perlu
memperbesar ukuran batang. Perencana dapat memutuskan berdasarkan mana yang
lebih disukai, kekakuan maksimum atau berat teringan.
2.2 SIFAT-SIFAT BAJA
[Beumer, B.J.M., 1994] Bila dibandingkan dengan bahan konstruksi lainya, baja lebih banyak memiliki keunggulan-keunggulan yang tidak terdapat pada
tarik dan kekuatan tekan tanpa membutuhkan banyak volume, baja juga mempunyai
sifat-sifat lain yang menguntungkan sehingga menjadikannya sebagai salah satu
material yang umum dipakai, yaitu:
a. Kekuatan tinggi
Kekuatan baja bisa dinyatakan dengan kekuatan tegangan leleh Fy atau
kekuatan tarik Fu mengingat baja mempunyai kekuatan volume lebih tinggi
dibanding dengan bahan lain, hal ini memungkinkan perencanaan sebuah
konstruksi baja bisa mempunyai beban mati yang lebih kecil untuk bentang
yang lebih panjang, sehingga struktur lebih ringan dan efektif.
b. Kemudahan pemasangan
Komponen-komponen baja biasanya mempunyai bentuk standar serta
mudah diperoleh dimana saja, sehingga satu-satunya kegiatan yang dilakukan
dilapangan adalah pemasangan bagian-bagian yang telah disiapkan.
c. Keseragaman
Baja diolah dalam sebuah wadah yang besar atau tungku, dengan kondisi
yang sudah diatur ( fabrikasi ), baja yang didapatkan akan mempunyai mutu
yang seragam.
d. Daktilitas
Daktilitas adalah sifat dari baja yang mengalami deformasi yang besar
dibawah pengaruh tegangan tarik tanpa hancur atau putus. Daktilitas mampu
mencegah robohnya bangunan secara tiba-tiba.
e. Modulus elatisitas besar
yang lain, untuk regangan yang sama baja dapat menahan tegangan yang
lebih besar sehingga kekuatannya lebih optimal.
f. Tahan karat
Baja dapat dioksidasi untuk membentuk lapisan pelindung yang padat,
lapisan ini mencegah korosi lebih lanjut dan juga untuk mencegah korosi
dapat dibantu dengan pengecatan.
2.3 JENIS-JENIS BAJA
Baja pada umumnya mempunyai kadar carbon sebesar 0,0 hingga 1,5%.
Berbagai pembagian dibuat untuk baja, tetapi pembagian pertama adalah sebagai
berikut, baja tanpa campuran dan baja campuran. Dalam baja tanpa campuran
maupun baja campuran menurut cara bagaimana baja dibuat dibagi atas:
1. Baja ditempa dan baja dicanai dengan kadar carbon 0,0 hingga 1,5%.
Baja ditempa dan baja dicanai, inilah yang sering kita sebut baja.
2. Baja tuang dengan kadar carbon 0,2% hingga 0,5%.
Selanjutnya menurut cara pemakaian dibagi atas:
1. Baja konstruksi dengan kadar carbon 0,0 hingga 0,3%.
Baja konstruksi mempunyai kekerasan yang agak kecil oleh sebab kadar
carbon yang rendah (0,0-0,3%) dan kekuatan tarik dan batas regang yang
agak rendah, akan tetapi regang yang agak besar. Baja ini dipergunakan
untuk konstruksi, oleh karena kadar carbon yang rendah, tidak dapat
2. Baja mesin dengan kadar carbon 0,3 hingga 0,6%.
Baja mesin mempunyai kekerasan yang lebih besar oleh karena kadar
karbon yang lebih tinggi (0,3-0,6%) dan kekuatan tarik dan batas regang
yang lebih tinggi, akan tetapi mempunyai regang yang lebih kecil. Baja
ini dipergunakan untuk mesin( contohnya, bagian-bagian baut,
poros-engkol, batang penggerak dan pasak untuk mesin). Baja mesin memang
dapat dikeraskan oleh karena kadar zat karbon yang lebih tinggi.
3. Baja perkakas dengan kadar carbon 0,6 hingga 1,5%.
Baja perkakas dibagi lagi atas:
a. Baja perkakas untuk alat pukul atau alat tumbuk dengan kadar carbon
0,6 hingga 0,9%.
b. Baja perkakas untuk perkakas potong dengan kadar carbon 0,9 hingga
1,2%.
c. Baja perkakas untuk alat ukur dengan kadar carbon 1,2 hingga 1,5%.
Seperti yang telah dijelaskan, baja merupakan gabungan dari beberapa unsur
kimia, karbon, mangan, silikon, tembaga, chrom, fosfor, vanadium, dsb. Semua
unsur-unsur ini mempunyai sifat-sifat tersendiri, dimana akan mempengaruhi
kekuatan dari baja tersebut. Namun dari semua unsur-unsur kimia tersebut diatas,
unsur karbon merupakan unsur yang paling mempengaruhi kekuatan baja, sehingga
secara umum baja dapat dikelompokan menjadi tiga jenis yakni, baja karbon, baja
2.3.1 BAJA KARBON
Baja dengan kadar mangan kurang dari 0,8% silicon kurang dari 0,5% dan
unsur lain sangat sedikit, dapat dianggap sebagai baja karbon. Mangan dan silicon
sengaja ditambahkan dalam proses pembuatan baja sebagai deoxidizer / mengurangi pengaruh buruk dari beberapa unsur pengotoran. Baja karbon diproduksi dalam
bentuk balok, profil, lembaran dan kawat.
Karbon dan mangan adalah unsur utama untuk menaikkan kekuatan besi
murni. Karbon dengan unsur campuran lain dalam baja membentuk karbid yang
dapat menambah kekerasan, tahan gores, dan tahan suhu. Perbedaan persentase
karbon dalam campuran logam baja karbon menjadi salah satu cara
mengklasifikasikan baja. Berdasarkan kandungan karbon, baja dibagi menjadi tiga
macam yaitu:
1. Baja karbon rendah
Baja karbon rendah (low carbon steel) mengandung karbon dalam campuran baja karbon kurang dari 0,3% C. Baja ini bukan baja yang keras
karena kandungan karbonnya yang rendah kurang dari 0,3% C. Baja karbon
rendah tidak dapat dikeraskan karena kandungan karbonnya tidak cukup untuk
membentuk struktur martensit(Amanto, 1999).
Berdasarkan kandungan karbonnya baja karbon rendah dapat dibagi
menjadi empat bagian:
1. Baja karbon rendah mengandung 0,04% C digunakan untuk plat-plat strip.
2. Baja karbon rendah mengandung 0,05% C digunakan pada badan
3. Baja karbon rendah mengandung 0,05 – 0,25% C digunakan untuk
konstruksi jembatan dan bangunan.
4. Baja karbon rendah mengandung 0,05 – 0,3% C digunakan untuk baut,
paku keling.
2. Baja karbon menengah
Baja karbon sedang / menengah mengandung karbon 0,3 - 0,6% C
(medium carbon steel) dan dengan karbonnya memungkinkan baja untuk dikeraskan sebagian dengan perlakuan panas (heat treament) yang sesuai. Baja
karbon sedang lebih keras serta lebih kuat dibandingkan dengan baja karbon
rendah [Amanto, 1999].
Baja karbon menengah memiliki ciri khas sebagai berikut:
1. Lebih kuat dari baja karbon rendah.
2. Tidak mudah dibentuk dengan mesin.
3. Lebih sulit dilakukan untuk pengelasan.
4. Dapat dikeraskan (quenching) dengan baik.
Berdasarkan kandungan karbon, baja karbon menengah terbagi atas:
1. Baja karbon menengah mengandung 0,35 – 0,45% C digunakan
untuk roda gigi, poros.
2. Baja karbon menengah mengandung 0,4% C digunakan untuk
keperluan industri dalam hal kenderaan seperti baut dan mur, poros
engkol dan batang torak.
3. Baja karbon menengah mengandung 0,5% C digunakan untuk roda
4. Baja karbon menengah mengandung 0,5 – 0,6% C digunakan untuk
pegas.
3. Baja karbon tinggi
Baja karbon tinggi mengandung karbon 0,6 - 1,5% C dan memiliki
kekerasan tinggi namun keuletannya lebih rendah, hampir tidak diketahui jarak
tegangan ultimate dengan tegangan leleh pada grafik tegangan regangan.
Berkebalikan dengan baja karbon rendah, pengerasan dengan perlakuan panas
pada baja karbon tinggi tidak memberikan hasil yang optimal dikarenakan
terlalu banyaknya martensit sehingga membuat baja menjadi getas.
Baja karbon tinggi memiliki sebagai berikut:
1. Kuat sekali.
2. Sangat keras dan getas/rapuh.
3. Sulit dibentuk mesin.
4. Mengandung unsur sulfur ( S ) dan phosfor ( P ).
5. Mengakibatkan kurangnya sifat liat.
Baja karbon memiliki titik leleh yang jelas, penambahan persentase karbon
dapat menaikkan tegangan leleh tetapi mengurangi daktilitas, sehingga lebih sukar
dilas. Pengelasan yang ekonomis dan memadai dengan tanpa pemanasan awal,
pemanasan akhir, atau elektroda las khusus umumnya hanya dapat dicapai bila
2.3.2 BAJA PADUAN RENDAH KEKUATAN TINGGI
Baja paduan rendah kekuatan tinggi mempunyai tegangan leleh sekitar 270
sampai 480 N/mm2. Baja ini diperoleh dari baja karbon dengan menambah unsur
paduan seperti chrom, columbium, tembaga, mangan. Molybdenum, nikel, fosfor, vanadium atau zirconium, agar beberapa sifat mekanisnya lebih baik. Sementara baja
karbon mendapatkan kekuatan dengan menaikkan kandungan karbon, unsur paduan
menaikkan kekuatan dengan memperhalus mikrostuktur yang terjadi selama
pendinginan baja.
2.3.3 BAJA PADUAN
Baja paduan adalah baja yang mengandung sebuah unsur lain atau lebih
dengan kadar yang berlebih daripada karbon biasanya dalam baja karbon. Baja
paduan memiliki tegangan leleh sekitar 550 sampai 760 N/mm2. Baja ini dapat dilas
dengan prosedur yang sesuai, dan biasanya tidak memerlukan perlakuan panas
setelah dilas. Perlakuan panas terdiri dari pencelupan (pendinginan yang cepat
dengan air atau minyak dengan suhu antara 900 oC sampai 250 oC) kemudian baja
dipanasi kembali dengan suhu minimal 620 oC dan dibiarkan dingin. Pemanasan
ulang, walaupun mengurangi kekuatan dan kekerasan bahan yang tercelup, sangat
bermanfaat untuk menaikkan keliatan (toughness) dan daktilitas. Pengurangan kekuatan dan kekerasan akibat kenaikan suhu diperkecil dengan pengerasan
(hardening) kedua akibat pengendapan senyawa karbon dan columbium, titanium
atau vanadium yang halus. Secara ringkas, pencelupan menghasilkan martensit, yaitu
mikrostruktur yang sangat keras, kuat dan getas. Pemanasan kembali mengurangi
Menurut kadar unsur paduan, baja paduan dapat dibagi ke dalam dua
golongan yaitu baja paduan rendah dan baja paduan tinggi. Baja rendah unsur
paduannya di bawah 10% sedangkan baja paduan tinggi di atas 10%.
Berdasarkan strukturnya baja paduan dapat diklasifikasikan dalam:
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).
Berdasarkan penggunaan dan sifat-sifatnya, baja paduan juga diklasifikasikan
dalam:
a. Baja konstruksi (structural steel)
Dibedakan lagi menjadi tiga golongan tergantung persentase unsur
(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.
•Elinvar : memiliki modulus elastisitas 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
Baja paduan merupakan campuran dari baja dan beberapa jenis logam
lainnya dengan tujuan untuk memperbaiki sifat baja karbon 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.
• Elastisitas
Elastisitas adalah kemampuan suatu bahan untuk 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.
• Batas mulur (Plastisitas)
Plastisitas adalah kemampuan suatu bahan untuk berubah 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 ditambahkan untuk meningkatkan kemampuan menahan tarikan,
selain sebagai penambah kekuatan 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
• Tahan aus
Tahan aus merupakan paduan logam yang digunakan untuk meningkatkan
kemampuan tahan aus diantaranya nikel, chrom, dan vanadium.
2.4 KOROSI DAN PENCEGAHAN KOROSI
Korosi dapat kita artikan sebagai pencernaan logam oleh keadaan sekitar.
Keadaan sekitar ini adalah mungkin udara lembab, bahan kimia, air laut, gas dan
sebagainya. Oleh korosi, logam berubah ke dalam garamnya, oksida atau
hidro-oksida. [Beumer, B.J.M., 1994]
Bentuk-bentuk korosi yaitu:
1. Korosi menyeluruh
Pada korosi menyeluruh logam dicerna pada seluruh permukaan
2. Korosi setempat atau korosi bopeng
Bentuk korosi ini mencerna logam setempat, sehingga pada umumnya
muncul bopeng-bopeng kecil dalam bahan.
3. Korosi antar garis-hablur
Korosi dalam garis-hablur terjadi sepanjang batas-hablur. Sebagai
akibatnya hablur-hablur terlepas satu sama lain. Bentuk korosi ini sangat
berbahaya, oleh karena dari luar tidak nampak.
Untuk mencegah terjadinya korosi ada beberapa hal yang bisa dilakukan yaitu:
1. Minyak dan gemuk
Melapisi dengan lapisan minyak atau lapisan gemuk dapat dilaksanakan
dengan menggunakan kuas atau dengan jalan pencelupan. Penggunaanya
2. Bitumen
Bitumen adalah produk minyak bumi. Bitumen dapat diterapkan dengan kuas,
dengan mencelupkan atau menuangkan.
Lapisan bitumen tidak kuat dan oleh karena itu sering diperkokoh dengan
lapisan tali goni. Bitumen digunakan pada tangki minyak, saluran gas dan
saluran air dan kabel saluran listrik di dalam tanah.
3. Plastik
Penerapan lapisan plastik dapat dilaksanakan dengan beberapa cara. Hanya
plastik termoplastis dan poli-ester dengan mempertimbangkan praktis adalah
jenis yang dapat digunakan.
Plastik termoplastis dapat dilumerkan, lalu produk yang harus dilindungi
dicelupkan atau dituangkan.
Poli-ester dapat diterapkan dengan kuas, dengan disiram atau dengan
mengunakan penyemprot.
Lapisan plastik yang diterapkan, tidak kuat dan digunakan untuk melindungi
perkakas, contohnya pahat, frais, bor dan sebagainya.
4. Email
Email terdiri dari campuran kwarsa, felspar boraks dan zat-zat lain. Produk
dilapis dengan email dan selanjutnya dipanaskan dalam oven. Lapisan email
mudah rusak, biasanya digunakan untuk alat rumahtangga.
5. Fosfat
Produk digantungkan dalam cairan persenyawaan fosfat yang dilumerkan.
Oleh karena itu permukaan produk dari baja diubah menjadi fosfat besi dan
sebut difosfatkan, diparkerisasikan, diatramentasikan atau dibonderisasikan.
Memfosfatkan tidak memberi daya tahan korosi tetap oleh karena itu pada
umumnya dipergunakan sebagai lapisan dasar untuk lapisan cat.
6. Oksida
Melalui jalan elektrolitis diatas aluminium dapat diterapkan satu lapisan
oksida. Untuk kerperluan itu produk aluminium digantung dalam cairan
elektrolitis. Cairan ini pada umumnya adalah suatu larutan asam belerang
dalam air. Jikalau setelah itu kita hubungkan kutub positif dari sumber
tegangan dengan produk dan kutub negatif dari sumber tegangan dengan
pelat titan yang digantungkan dalam carian, maka air memisahkan diri
menjadi zat asam dan zat air. Zat asam yang dibebaskan bersenyawa dengan
aluminium dan membentuk oksida-aluminium menurut:
2.5 UNSUR-UNSUR YANG BERPENGARUH PADA BAJA
Tabel 2.1 unsur-unsur dalam baja.
Unsur Pengaruh
Boron Meningkatkan kemampuan untuk diperkeras tanpa mengurangi kemampu bentukannya dan kemampuan untuk diproses
pemesinan (tak jarang juga meningkatkan dua sifat tersebut).
Calcium Deoksidasi baja, meningkatkan ketangguhan, dan meningkatkan kemampu bentukan serta kemampuan untuk diproses pemesinan.
Carbon Meningkatkan kemampuan untuk diperkeras, kekerasan, kekuatan, dan ketahanan terhadap aus. Mengurangi keuletan,
kemampuan untuk dilas, dan ketangguhan.
Cerium Mengontrol bentuk dari inklusi dan meningkatkan ketangguhan pada baja karbon rendah, serta meng-deoksidasi baja.
Chromium Meningkatkan ketangguhan, kemampuan untuk diperkeras, ketahanan terhadap aus dan korosi, dan tahan terhadap
temperatur tinggi.
Cobalt Meningkatkan kekuatan dan kekerasan pada temperatur yang meningkat.
Copper Meningkatkan ketahanan terhadap korosi atmosfer dan meningkatkan kekuatan dengan sedikit ‘mengorbankan’
keuletannya.
Lead Meningkatkan kemampuan untuk diproses pemesinan.
Magnesium Mempunyai pengaruh yang sama dengan Cerium.
Manganese Meningkatkan kemampuan untuk diperkeras, kekuatan, ketahanan terhadap abrasi, dan kemampuan untuk diproses
pemesinan. Meng-deoksidasi baja cair, dan mengurangi
Molybdenum Meningkatan kemampuan untuk diperkeras, ketahanan terhadap aus, ketangguhan, kekuatan terhadap kenaikan temperatur,
ketahanan terhadap mulur, dan kekerasan.
Nickel Meningkatkan kekuatan, ketangguhan, dan ketahanan terhadap korosi, serta kemampuan untuk diperkeras.
Niobium Memberikan ukuran butir yang terbaik, dan meningkatkan kekuatan, serta ketangguhan terhadap beban impak. Menurunkan
temperatur transisi dan kemampuan untuk diperkeras.
Phoporus Meningkatkan kekuatan, kemampuan untuk diperkeras, ketahana terhadap korosi, dan kemampuan untuk diproses pemesinan.
Sangat berpengaruh pada penurunan keuletan dan ketangguhan.
Selenium Meningkatkan kemampuan untuk diproses pemesinan.
Silicon Meningkatkan kekuatan, kekerasan, ketahanan terhadap korosi, dan konduktivitas elektrik. Menurunkan kemampuan untuk
diproses pemesinan dan kemampu bentukan pada kondisi dingin.
Sulfur Meningkatkan kemampuan untuk diproses pemesinan ketika dikombinasi dengan Manganese. Menurunkan kekuatan impak
dan keuletan.
Tantalum Mempunyai pengaruh yang sama dengan Niobium.
Tellurium Meningkatkan kemampuan untuk diproses pemesinan, kemampu bentukan, dan ketangguhan.
Titanium Meningkatkan kemampuan untuk diperkeras. Meng-deoksidasi baja.
Tungsten (Wolfram)
2.6 PROSES PEMBUATAN TULANGAN BAJA
PT. PUTRA BAJA DELI merupakan sebuah perusahaan yang bisa dikatakan
masih baru dalam hal ini. Dalam pembuatan tulangan baja, PT. PUTRA BAJA DELI
menggunakan sistem hot rolling dan juga menggunakan sebuah teknologi baru yaitu
Tempcore Quenching System, untuk meningkatkan mutu dari baja itu sendiri.
Teknologi ini sendiri digunakan untuk menaikan kekuatan baja tulangan dengan cara
yang lebih efisien dan relatif murah daripada dibandingkan dengan penambahan
unsur karbon atau pun unsur-unsur lain untuk menaikan kekuatan baja tulangan itu
sendiri.
Dalam proses pembuatan tulangan baja, ada beberapa proses yang harus dilalui yaitu:
1. BILLET
Disini PT. PUTRA BAJA DELI mengimport bahan baku baja batangan
berupa balok. Dimana baja batangan ini berasal dari import, ada pun ukuran
dari billet yang diimport yaitu 120 x 120 x 12000 mm.
2. Pengecekan kualitas tahap 1
Pengecekan kualitas tahap 1 berupa pengecekan komposisi dari baja yang
diimport. Bila komposisi baja yang dicek tidak sesuai dengan permintaan,
maka bahan baku ditolak untuk digunakan.
3. Furnace
Furnace/tungku berfungsi untuk memanaskan baja batangan sampai baja
tersebut layak untuk dibentuk, untuk pembentukannya digunakan uap panas
dari pembakaran batu bara atau bahan bakar minyak. Didalam furnace ini
a) Zona Heating
Zona heating merupakan zona dimana baja batangan yang bersuhu normal
(30oC) dipanaskan hingga mencapai suhu ± 800 oC.
b) Zona Soaking
Zona Soaking merupakan zona lanjutan dari zona Heating dimana
baja sudah bersuhu ± 800 oC dipanaskan lagi hingga mencapai suhu ±
1200 oC, bila sudah mencapai suhu tersebut maka baja batangan akan
dikeluarkan dari Furnace.
Namun sebelumnya, baja batangan harus dipotong dengan panjang
yang didefinisikan dengan ukuran produk yang diinginkan, umumnya ±
3 meter sebelum dimasukan kedalam furnace. PT. PUTRA BAJA DELI
memiliki 2 furnace, furnace I dan furnace II memiliki kapasitas ± 55 ton
dan juga pemanasan berlangsung selama ± 3 jam untuk pencapaian suhu
± 1200 oC.
4. Rolling
Rolling disini juga bisa diartikan dengan proses pembentukan baja tulangan,
dimana baja batangan yang berukuran 120 x 120 akan dibuat menjadi
diameter yang diinginkan, semakin kecil diameter yang diinginkan maka
akan semakin banyak pass yang akan dilewati.
Beberapa fase/tahapan yang akan dilalui yaitu:
a. Roughing
b. Intermediate
Tahap ini merupakan tahap terakhir dimana pada bagian terakhir ini
dilakukan pencetakan kode maupun merek dari PT PUTRA BAJA DELI.
d. Tempcore Quenching System
Di bagian ini, baja tulangan diberikan tekanan air pada seluruh
permukaan tulangan yang bertujuan untuk meningkatkan kekuatan baja
dari baja terutama kuat tarik baja. Sistem ini harus dipakai terutama untuk
standar ekspor. Penggunaan sistem ini diharapkan akan lebih efisien dan
ekonomis daripada harus menggunakan penambahan unsur karbon
ataupun unsur-unsur lain untuk meningkatkan kekuatan baja tulangan itu
sendiri.
e. Cooling bed
Tempat ini bertujuan untuk menurunkan suhu baja setelah melalui
proses pembentukan. Di tempat ini suhu baja sudah menurun tapi belum
mencapai suhu normal dan pada biasanya panjang baja tulangan yang
diperoleh berkisar ± 37 meter atau ± 49 meter, tergantung pada diameter
tulangan yang dibentuk.
5. Pengecekan kualitas tahap 2
Pengecekan kualitas tahap 2 berupa pengambilan 3 sampel secara acak setiap
20 menit proses produksi. 3 sampel yaitu bagian atas, bagian tengah dan
bagian akhir. Lalu sampel ini akan dilakukan uji tarik dan uji bending,
apabila hasil test tidak memenuhi syarat maka semua hasil produksi selama
6. Packing
Baja tulangan yang sudah melalui pengecekan kualitas tahap 2, maka sudah
dikategorikan sebagai barang yang siap dipakai atau diekspor. Sebelum
dipacking, tulangan akan diberi warna sesuai dengan ketentuan pada SNI.
Tulangan baja yang tidak diberi warna merupakan tulangan baja yang bukan
SNI. Setelah itu, tulangan akan dipacking dalam per bundel. 1 bundel
biasanya seberat 2,5 ton sampai 3 ton yang terdiri dari 25 ikat atau sesuai
dengan besarnya diameter.
7. Pengecekan kualitas tahap 3
Pengecekan kualitas tahap 3 hanya berupa pengecekan panjang dan isi setiap
bundel, apabila ada yang tidak sesuai maka akan dipacking ulang.
Untuk mendapatkan 1 tulangan baja, diperkirakan harus melalui proses
tersebut selama ± 1 menit. Semakin kecil diameter tulangan yang diinginkan, maka
jumlah pass dari rolling tersebut akan bertambah banyak dan waktunya akan lebih
lama. Untuk D19 dan D25, hanya melalui proses sebanyak 14 pass dari rolling di
atas.
Menurut SNI, panjang 1 tulangan baja adalah 12 meter, sehingga tulangan
baja pada cooling bed harus dipotong namun sesuai dengan aturan yaitu, bagian
kepala maupun bagian ekor hasil proses pembentukan di atas harus dipotong untuk
dibuang sepanjang 20 hingga 30 cm, karena pada bagian tersebut bentuk dari
Dalam 1 shift proses pembuatan tulangan baja berlangsung selama 10 jam
dan dapat menghabiskan bahan baku sebanyak ± 120 ton. Dan untuk proses
pengecekan kualitas tahap 2 berlangsung setiap 20 menit yang dapat menghabiskan
bahan baku sebesar 6 hingga 7 ton.
PT. Putra Baja Deli menggunakan sistem tempcore quenching machine
dikarena dapat meningkatkan kuat tarik baja dengan biaya produksi yang relatif lebih
murah karena untuk meningkatkan mutu dan kuat tarik baja umumnya dilakukan
penambahan unsur karbon yang disebut sitem microalloy namun dalam hal biayanya
sendiri adalah relatif lebih mahal sehingga akan mempengaruhi biaya produksi dan
harga dari produk itu sendiri.
Sistem tempcore dan system micro alloy memiliki kelebihan dan
kekurangannya masing – masing. Pada sistem tempcore memiliki keunggulan pada
biaya produksi yang rendah dan mendapatkan mutu baja yang tinggi dengan hanya
menggunakan tekanan air. Namun sistem ini akan membuat tulangan baja terlihat
seperti memiliki 2 lapisan yaitu lapisan martensite dan lapisan ferrite yaitu inti
Gambar 2.1Proses Berlangsungnya Tempcore
Sistem tempcore ini membuat lapisan canai atau lapisan permukaan tulangan
baja menjadi keras seketika akibat dari perubahan suhu secara mendadak yang
disebabkan dari tekanan air. Sitem ini akan semakin efektif digunakan untuk
diameter tulangan yang semakin besar pula. Namun pada inti dari tulangan ini
tidaklah sekeras seperti pada lapisan permukaannya. Hal ini membuat keraguan akan
mutu baja yang dihasilkan. Namun sesuai dengan aturan yang ada, pengujian mutu
baja didasarkan pada tulangan baja utuh, bukan dengan menghilangkan atau
membubut bagian lapisan permukaannya. Sistem ini dapat membuat menghasilkan
tulangan baja yang memiliki karakteristik lentur dan pengelasan yang baik.
Sistem micro alloy merupakan sistem penambahan karbon yang memiliki
batasan maksimum akan nilai karbon equivalen yaitu 0,44. Sistem ini akan membuat
kekuatan tarik pada setiap lapisan adalah sama, tidak seperti tempcore yang memiliki
inti yang berbeda dengan lapisan luarnya. Namun, sistem ini lebih diusungkan untuk
keefektifan diameter kecil yaitu di bawah 16 mmm. Untuk karakteristik tulangan
baja hasil dari sistem micro alloy ini adalah membuat kemampuan meregang
(elongation), pembengkokan dan pengelasan semakin menurun karena unsur karbon
membuat tulangan baja ini semakin daktail.
Untuk sekarang ini, dua sistem inilah yang umum dipakai di pabrik
pembuatan tulangan baja utnuk meningkatkan kekuatan mutu dan karakteristik
tulangan baja itu sendiri. Ada yang menggunakan sistem tempcore seperti PT. Putra
Baja Deli, ada yang menggunakan sistem penambahan karbon seperti Krakatau Steel
GAMBAR 2.2 Bagan Pembuatan Tulangan Baja BILLET
QC1
CUTTING BILLET
FURNACE
ROLLING
QC2
PACKING
FINISH GOOD WAREHOUSE SCRAP
STORAGE
MISSED ROLLED & CROP HEAD
MISSED ROLLED & CROP HEAD INFORM
TO
READJUST
2.7 CARA PENGAMBILAN SAMPEL
Dalam pengambilan sampel, juga harus diperhatikan bagian mana dan jumlah
sampel yang harus diambil. Menurut [----,SNI 2002] pada halaman 7, pengambilan
sampel harus secara acak, setiap kelompok yang terdiri lebih dari satu nomor leburan
dari satu ukuran dan satu kelas baja yang sama, diambil 1 (satu) contoh uji setiap 25
(dua puluh lima) ton sebanyak-banyaknya 5 (lima) contoh. Pemotongan sampel tidak
boleh dengan cara panas dan panjang sampel maksimum 1,5 m.
Namun dari PT. PUTRA BAJA DELI sendiri, mereka mengambil 3 (tiga)
sampel setiap 20 menit proses produksi, diasumsikan setiap 20 menit dapat
menghabiskan ±6 ton bahan baku. Dan pengambilan sampel ini juga acak, dengan
bagian yang diambil adalah bagian kepala, tengah dan ekor, namun
bagian-bagian ini diambil bukan dari satu batang tulangan baja, melainkan 3 tulangan baja
yang berbeda.
2.8 DISTRIBUSI NORMAL
Dalam suatu penelitian, pasti akan digunakan suatu metode penyelesaian,
dalam hal ini saya menggunakan metode distribusi normal atau distribusi gauss [E. Walpole Ronald, 1997]. Distribusi normal merupakan Salah satu distribusi frekuensi
yang paling penting dalam statistika. Distribusi normal berupa kurva berbentuk
lonceng setangkup yang melebar tak berhingga pada kedua arah positif dan
negatifnya. Penggunaanya sama dengan penggunaan kurva distribusi lainnya.
Frekuensi relatif suatu variabel yang mengambil nilai antara dua titik pada sumbu
datar. Tidak semua distribusi berbentuk lonceng setangkup merupakan distribusi
Nilai peluang peubah acak dalam distribusi peluang normal dinyatakan dalam
luas dari di bawah kurva berbentuk genta atau lonceng (bell shaped curve) seperti gambar 2.1. Kurva maupun persamaan normal melibatkan nilai x, μ dan σ.
Keseluruhan kurva akan bernilai 1, ini mengambarkan sifat peluang yang tidak
pernah negatif dan maksimal bernilai satu.
Gambar 2.3 Kurva Normal
(
≤ ≤)
=∫
ba
dx x f b X a
P ( )
Macam-macam kurva:
1. Kurva berbentuk genta (µ= Md= Mo)
2. Kurva berbentuk simetris
3. Kurva normal berbentuk asimptotis
4. Kurva mencapai puncak pada saat X= µ. Luas daerah di bawah kurva adalah 1, ½
di sisi kanan nilai tengah dan ½ di sisi kiri.
Sifat-sifat distribusi normal:
1. Grafiknya selalu ada diatas sumbu datar x.
2. Bentuknya simetrik terhadap x = µ.
3. Mempunyai satu modus, jadi kurva unimodal, tercapai pada x = µ sebesar
0,3989/σ.
4. Grafiknya mendekati (berasimtootkan) sumbu datar x, mulai dari x = µ + 3 σ ke
kanan dan x = µ + 3 σ kekiri.
5. Luas daerah grafik selalu sama dengan satu unit persegi.
Setiap pasang µ dan σ, sifat-sifat diatas selalu terpenuhi, hanya bentuk
kurvanya saja yang berlainan. Jika σ makin besar kurvanya makin rendah dan
sebaliknya. Distribusi normal bersifat kontinu maka cara perhitungan probabilitasnya
dilakukan dengan jalan menentukan luas dibawah kurva, tetapi karena fungsi
frekuensi normal tidak memiliki integral yang sederhana sehingga probabilitasnya
dihitung dengan menggunakan distribusi normal standar dimana variabel randomnya
ialah Z dengan rata-rata µ = 0 dan simpangan baku σ = 1. [E. Walpole Ronald, 1997]
Probabilitas kontinu yang terpenting di bidang statistik adalah distribusi
normal. Grafiknya disebut kurva normal, berbentuk lonceng seperti gambar (2.2)
Distribusi ini ditemukan Karl Friedrich (1777-1855) yang juga disebut distribusi
Gauss. Pada gambar (2.3) melukiskan beberapa kurva yang mempunyai mean sama tetapi standart deviasi bebeda, gambar (2.4) melukiskan kurva normal dengan simpangan baku yang sama tapi rata-rata berbeda. Gambar (2.5) melukiskan kurva
Jenis-jenis kurva distribusi normal menurut [E. Walpole Ronald, 1997]
1) Distribusi kurva normal dengan µ sama dan σ berbeda.
Terlihat kedua kurva mempunyai titik tengah yang sama pada sumbu datar,
tapi kurva dengan simpangan baku yang lebih besar tampak lebih rendah dan
lebih melebar. Perhatikan bahwa luas dibawah kurva-peluang harus sama dengan
1 sehingga bila kumpulan data makin berbeda maka makin rendah dan melebar
pula kurvanya.
Gambar 2.4 Kurva Normal dengan µ Sama dan σ Berbeda
2) Distribusi kurva normal dengan µ berbeda dan σ sama.
Terlihat kedua kurva bentuknya persis sama tapi titik tengahnya terletak di
tempat yang berbeda di sepanjang sumbu datar.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
m
Gambar 2.5 Kurva Normal dengan µ Berbeda dan σ Sama
3) Distribusi kurva normal dengan µ dan σ berbeda.
Jelas keduanya mempunyai letak titik tengah yang berlainan pada sumbu
datar dan bentuknya mencerminkan 2 nilai σ yang berlainan.
Gambar 2.6 Kurva Normal dengan µ dan σ Berbeda
Kurva distribusi normal dipengaruhi oleh rata-rata (μ) dan simpangan baku
(σ). Jika rata-rata besar dan simpangan baku besar maka kurvanya makin rendah
(platikurtik). Jika rata-rata dan simpangan baku kecil maka kurvanya makin tinggi
(leptokurtik). Suatu variabel acak kontinu X yang memiliki distribusi berbentuk
lonceng (variabel acak normal). Bentuk dan ketinggian kurva sangat tergantung pada
nilai-nilai μ dan σ.
150 300 450
[E. Walpole Ronald] Untuk mencari μ dan σ adalah dengan rumus:
𝜇𝜇;𝑥𝑥̅=∑ 𝑥𝑥
𝑛𝑛
σ =�∑(𝑥𝑥𝑖𝑖 − 𝑥𝑥̅)
2
𝑛𝑛 −1
Dimana:
𝑥𝑥̅ =𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟 − 𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑠𝑠𝑟𝑟𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠
σ= standart deviasi
� 𝑥𝑥 =𝑗𝑗𝑗𝑗𝑠𝑠𝑠𝑠𝑟𝑟ℎ𝑛𝑛𝑖𝑖𝑠𝑠𝑟𝑟𝑖𝑖𝑠𝑠𝑟𝑟𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠