Besi tuang merupakan paduan unsur besi yang mengandung karbon (C), silikon dioksida (Si), mangan (Mg), fosfor (P) dan belerang (S). Kandungan karbon yang lebih tinggi pada besi cor akan menyebabkan besi cor menjadi rapuh. Hal ini merupakan kelebihan dari besi cor, karena hanya diperlukan sedikit proses pemanasan untuk mendapatkan bentuk benda yang diinginkan.
Besi cor putih diproduksi dengan cara menuangkan besi cor ke dalam cetakan logam atau cetakan pasir dengan menyesuaikan komposisinya. Besi cor kelabu mempunyai kandungan silikon 2% dan mudah membentuk grafit sehingga tidak terbentuk Fe3C. Besi cor kelabu mempunyai keuletan yang sangat rendah, sehingga terbentuk daerah patahan ketika diuji tarik.
Besi cor nodular kuat namun rapuh, tahan terhadap gesekan dan keuletan yang baik. Pada besi tuang, karbon bergabung dengan besi membentuk besi karbida atau dalam keadaan bebas sebagai grafit. Struktur besi cor akan mempengaruhi sifat mekanik dan juga sifat fisik besi.
Sifat mekanik besi cor dipengaruhi oleh bentuk, ukuran, distribusi dan jumlah grafit di dalamnya.
Grinding Ball
Besi cor putih merupakan besi cor yang keras dan rapuh serta tidak dapat dikerjakan dengan baik. Besi jenis ini merupakan satu-satunya jenis besi cor dengan unsur karbon yang membentuk karbida (Singh, 2009). Besi cor paduan tinggi dimaksudkan untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi dan panas serta untuk digunakan pada perkakas permesinan.
Besi jenis ini juga memiliki kandungan total unsur paduan yang biasanya tidak melebihi sekitar 3% atau 4%. Grinder yang digunakan pada pabrik semen di india sebagian besar berasal dari India dan China. Bola gerinda asal India termasuk dalam kategori besi cor putih kromium tinggi dengan nilai kekerasan rata-rata sebesar 616 BHN, sedangkan nilai kekerasan bola gerinda asal China sebesar 442 BHN termasuk dalam kategori baja karbon tinggi paduan rendah ( Nurjaman dkk., 2012).
Pipe mill sendiri merupakan sebuah alat berbentuk silinder yang didalamnya terdapat bola baja sebagai alat gerindanya. Tube mill terdiri dari 2 (dua) ruangan, yaitu ruangan 1 untuk pengeringan dan penggilingan kasar dan ruangan 2 untuk penggilingan halus. Proses pemurnian/penggilingan bahan baku menggunakan media penggilingan berupa bola-bola baja yang mempunyai ukuran diameter berbeda-beda, bola baja berbentuk bola yang terbuat dari bahan yang tersusun dari unsur C (karbon), Cr (kromium) dan Mo (molibdenum), dengan komposisi. yang berbeda sesuai dengan diameter bola baja.
Selain itu pada pipa mill juga terdapat liner yang berfungsi untuk melindungi permukaan bagian dalam mill dari penggilingan bola baja, liner juga berfungsi untuk menaikkan bola baja agar dapat berproduksi. Perlakuan panas adalah proses pemanasan dan pendinginan terkontrol untuk mengubah sifat fisik logam. Tata cara perlakuan panas berbeda-beda tergantung tujuan proses perlakuan, yang biasanya mengacu pada sifat mekanik material benda kerja.
Langkah pertama dalam proses perlakuan panas adalah memanaskan logam atau paduan pada berbagai temperatur dan dengan atau tanpa waktu penahanan, yang kemudian dilanjutkan dengan mendinginkannya hingga laju pendinginan yang diinginkan. Quenching (pencelupan cepat) merupakan perlakuan panas dengan laju pendinginan cepat yang dilakukan dalam media pendingin seperti air atau minyak. Tersedia berbagai jenis oli, seperti oli mineral dengan laju pendinginan berbeda, sehingga dapat diperoleh baja dengan tingkat kekerasan berbeda.
Uji Keras
Untuk baja karbon tinggi dan baja paduan biasanya menggunakan minyak sebagai media perendaman, pendinginannya tidak secepat air. Tujuan dari tempering adalah untuk menghilangkan tegangan sisa akibat pengerasan yang dapat menimbulkan keretakan dan mengembalikan ketangguhan material yaitu dengan cara memanaskannya pada suhu tertentu yang lebih rendah dari suhu pengerasan. Prinsip pengujiannya adalah dengan menekan indentor bola baja berdiameter 10 mm terhadap permukaan benda kerja, permukaan benda kerja (benda uji) harus rata dan bebas dari kotoran.
Besarnya gaya tekan (P) harus lebih besar dari kuat luluh benda kerja agar terjadi deformasi elastis berupa jejak bebas tegangan. Beban kurang : harga masih 10 kg, berfungsi untuk tekanan awal, jadi kotoran dan batu atau sisa logam hasil pemotongan belum termasuk dalam harga kekerasan. Beban lebih tinggi: Harganya bervariasi tergantung skala yang digunakan dan jenis lekukan yang digunakan.
Uji Impak
Uji Struktur Mikro
Langkah terakhir sebelum melihat struktur mikro adalah mencelupkan sampel ke dalam larutan etsa dengan permukaan yang tergores menghadap ke atas. Pemeriksaan mikrostruktur memberikan informasi tentang bentuk struktur, ukuran dan jumlah bagian struktural yang berbeda.
Diagram Fasa
Diagram Keseimbangan Fasa Fe-C
Diagram TTT dan CCT
Sedangkan kurva 6 lebih cepat dibandingkan kurva 7 sehingga terbentuk struktur martensit yang keras namun rapuh akibat tegangan internal yang tinggi. Kesetimbangan ferit dapat ditemukan pada suhu ruangan yaitu alfa-ferit, atau pada suhu tinggi yaitu delta-ferit. Secara umum fasa ini bersifat lunak, ulet dan bersifat magnetis sampai suhu tertentu yaitu T.
Kelarutan karbon pada fasa ini relatif lebih kecil dibandingkan dengan kelarutan karbon pada fasa larutan padat lain pada baja yaitu fasa austenit. Misalnya, baja lembaran karbon rendah dengan fase ferit tunggal banyak diproduksi untuk proses pembentukan lembaran. Saat ini, baja karbon ultra-rendah bahkan telah dikembangkan untuk sifat mampu bentuk yang lebih baik.
Peningkatan kandungan karbon umumnya akan meningkatkan sifat mekanik ferit seperti yang telah dibahas sebelumnya. Untuk paduan baja feritik satu fasa, faktor lain yang mempunyai pengaruh signifikan terhadap sifat mekanik adalah ukuran butir.
Austenite
Selain pada suhu tinggi, austenit pada sistem besi dapat terbentuk stabil pada suhu kamar. Unsur-unsur seperti mangan dan nikel dapat mengurangi laju transformasi dari gamma-austenit menjadi alfa-ferit.
Cementite
Pearlite
Martensite
Proses Pembuatan Grinding Ball Degan Metode Pengecoran
Pembuatannya menggunakan cetakan pasir, dimana 92% pasir kuarsa (96% SiO2) dicampur dengan 5% lem bentonit dan 3% air, lalu diaduk selama kurang lebih 15 menit dalam mixer sekrup ganda. Cetakan ini terdiri dari dua buah labu (cope dan drag), setelah itu pasir cetakan dan polanya dikompres pada masing-masing labu. Setelah logam cair beserta komposisinya dituangkan ke dalam cetakan dan dipadatkan, cetakan kemudian dibongkar, selanjutnya benda cor dipisahkan dari pasir cetakan dan dibersihkan menggunakan mesin peledakan.
Inokulasi
Kurangnya atau bahkan tidak adanya proses inokulasi akan menyebabkan besi cor cenderung memadat secara metastabil sehingga membentuk struktur berwarna putih (ledeburite). Beberapa unsur C yang digabungkan dengan Fe menjadi karbida membentuk struktur ledeburit, yang juga menyebabkan kekurangan grafit pada struktur besi tuang, yang secara langsung akan menurunkan laju pemuaian grafit, sehingga mengurangi kemungkinan peningkatan penyusutan.
Inokulasi Pada Besi Cor
Meskipun timbal burit karbida dapat terdegradasi menjadi grafit melalui proses perlakuan panas, hal ini hanya akan meningkatkan biaya proses. Dari analisis pembekuan besi cor hipoeutektik dapat dijelaskan bahwa pada awal pembekuan akan terbentuk butiran kristal austenit primer dengan kandungan C maksimum hanya 2,06% yang menunjukkan konsentrasi unsur C dalam sisa cairan. naik dan akhirnya mencapai konsentrasi eutektik (CE = 4,3%), dimana solidifikasi eutektik harus terjadi secara stabil (grafit + austenit). Namun karena perbedaan komposisi, ketebalan, laju pendinginan, temperatur pengecoran dan lain-lain, berbagai kondisi teknis pada proses pengecoran logam tidak dapat menjamin solidifikasi yang stabil, sehingga besi tuang akan mengalami pendinginan hingga di bawah temperatur eutektik yang benar (selama pendinginan). sebelum dibekukan. .
Namun jika undercooling meningkat maka grafit akan terbentuk bergerombol hingga menjadi grafit tipe B, atau bahkan grafit tipe D dan E yang halus dan tersebar di antara lengan dendrit (interdendritik) atau tidak terbentuk sama sekali sehingga mengakibatkan keras. karbida disebut struktur ledeburite. Peran inokulasi adalah menghasilkan inti grafit yang terpadatkan yang akan mempercepat pemadatan eutektik sehingga hanya terjadi sedikit undercooling dan menghasilkan grafit tipe A, atau pada besi cor nodular berupa grafit bulat kecil dalam jumlah besar. Kandungan S dalam jumlah besar (biasanya dibatasi maksimal 0,15%) yang berasal dari bahan bakar (coke) hanya memerlukan penambahan unsur Mn untuk menghasilkan jumlah inti yang cukup.
Senyawa MnS ini akan segera terbentuk pada awal pemadatan sehingga dapat berperan sebagai inti pembentukan grafit. Tanpa Mn, unsur S akan membentuk senyawa FeS pada akhir pemadatan, sehingga justru akan menghambat pembentukan grafit dan meningkatkan undercooling hingga terjadi pemadatan berwarna putih. Jika kandungan S kurang dari 0,03% (umumnya pada proses peleburan menggunakan tungku induksi), jumlah senyawa MnS terlalu kecil untuk dijadikan inti.
Metode Inokulasi
