PENDAHULUAN
Material Teknik
Logam Ferro dan Logam Non Ferro
Non Logam
Sejarah Besi dan Baja
Baja di Indonesia
Baja di Masa Depan
PROSES PEMBUATAN BESI DAN BAJA
Bijih-Bijih Besi (Iron Ores)
Mineral ialah bahan yang banyak terdapat di bumi, mempunyai bentuk dan sifat tertentu, dan mempunyai komposisi kimia tertentu. Hematit ditemui di mana-mana, tetapi sumber yang paling banyak terdapat di Australia, India dan Brazil.
Bahan Bakar (Kokas)
Besi adalah senyawa kimia (biasanya oksida) dan sebagian besar oksida besi diketahui mengandung magnetit, hematit, dan limonit.
Batu Kapur (Limestone)
Udara Panas
Dapur Tinggi
Batu kapur (CaO) yang ditempatkan di dapur tinggi berubah menjadi kapur karena adanya gas panas di dapur. Jadi, reduksi kimia yang terjadi di dapur adalah mereduksi oksida besi, fosfor, sulfur dan mangan yang tercampur menjadi bijih besi.
Hasil Dapur Tinggi
Besi kasar adalah campuran logam besi dan karbon yang mengandung unsur campuran lain di atas 10. Sisa persentase campuran unsur karbon dan unsur logam campuran lainnya pada pig iron adalah unsur besi (Fe).
Pembuatan Baja
Ada dua jenis pig iron yang dihasilkan oleh haute cuisine, yaitu pig iron abu-abu dan pig iron putih. Nama besi kasar abu-abu ini diambil dari warna patahannya yaitu abu-abu muda hingga gelap hampir hitam.
Dapur/Tungku Pengolah Baja
Aluminium Bronze yang terdiri dari 4 – 11% Al memiliki sifat mekanik yang tinggi dan tahan korosi serta mudah dicor. Perunggu silikon, memiliki sifat mekanik yang tinggi, tahan lama dan anti korosi serta mudah dituang dan dilas.
LOGAM BESI DAN PADUANNYA
Besi Tuang
Oleh karena itu, besi cor dengan kandungan karbon 2,5% - 4% akan memiliki kemampuan las yang rendah. Karbon pada besi tuang dapat berbentuk sementit (Fe3 C) atau biasa disebut karbon bebas (grafit). Besi Cor Putih (White Cast Iron) Seluruh karbon pada besi cor ini bersifat sementit sehingga mempunyai sifat yang sangat keras dan rapuh.
Besi cor jenis ini terbuat dari besi cor putih dengan perlakuan pemanasan ulang (reheat treatment) yang bertujuan untuk menguraikan seluruh gumpalan grafit (Fe3C) yang akan terurai menjadi matriks ferit, perlit dan martensit. Besi cor kelabu Besi cor jenis ini banyak dijumpai (sekitar 70% besi cor berwarna abu-abu). Sifat besi cor adalah kuat tariknya tidak terlalu tinggi dan keuletannya sangat rendah (Daktilitas Nihil).
Karena besi cor mempunyai keuletan yang tinggi maka tergolong besi cor ulet.
Baja Paduan
Setelah dilakukan perlakuan panas, baja jenis ini memiliki sifat mekanik yang lebih baik dibandingkan baja bebas karbon biasa. Baja perkakas digunakan untuk perkakas potong, komposisinya tergantung pada bahan dan ketebalan benda yang akan dipotong/dipotong, kecepatan potong, suhu kerja... sifat-sifat yang harus dimiliki baja perkakas adalah: 1) tahan. Baja kerja panas (tipe H) terlebih dahulu dipanaskan hingga suhu ºC dan didinginkan secara perlahan, karena baja ini banyak mengandung tungsten dan molibdenum sehingga kuat.
Baja kecepatan tinggi (tipe T dan M) merupakan hasil paduan baja dengan tungsten dan molibdenum tanpa tempering. Untuk memperoleh sifat-sifat di atas, baja ini diolah secara khusus dengan menambahkan unsur-unsur seperti: tembaga (Cu), nikel (Ni), kromium (Cr), molibdenum (Mo), vanadium (Va) dan columbium. Selain itu, baja paduan dibagi menjadi dua kelompok, yaitu baja paduan khusus dan baja kecepatan tinggi.
Dengan menambahkan logam-logam ini ke dalam baja, baja paduan akan mengubah sifat mekanik dan kimianya, seperti itu menjadi lebih kuat, lebih kuat dan lebih ulet dibandingkan dengan baja karbon.
Paduan Potong
Tembaga ini mempunyai sifat yang sangat baik, iaitu: sebagai konduktor elektrik dan haba yang baik, boleh ditempa, mudah dibentuk dan mudah dibentuk menjadi plat atau wayar. Sifat: - Kuprum tulen lembut, keras dan mudah ditempa - Kekonduksian haba dan elektrik sangat tinggi. Zink ialah logam rapuh, tetapi pada suhu 100 - 150 ºC ia mempunyai sifat penggulungan dan mudah ditarik ke dalam dawai.
Logam nonferrous dan paduannya tidak diproduksi dalam skala besar seperti logam besi, namun sangat penting untuk kebutuhan industri karena memiliki sifat yang tidak terdapat pada logam besi dan baja. Paduan titanium terdiri dari vanadium, molibdenum, kromium, mangan, aluminium, timah, besi dll, memiliki sifat mekanik yang tinggi, kepadatan rendah, ketahanan korosi yang tinggi dan banyak digunakan dalam industri pesawat terbang. Natrium karbonat, juga disebut soda pembersih, digunakan untuk membuat kaca dan melunakkan air sadah.
Bahan gasket adalah bahan yang digunakan untuk menutup ruang yang mengandungi cecair atau gas.
Baja Karbon (Carbon Steel)
Stainless Steel
LOGAM BUKAN BESI DAN PADUANNYA
Logam Bukan Besi (Non Ferrous Metal)
- Tembaga
- Aluminium
- Nikel
- Magnesium
- Seng
- Timbel (Timah Hitam)
- Timah
Proses ini merupakan hasil reaksi bauksit dengan NaOH atau Na2CO3 dengan tambahan unsur kapur/batu kapur. Pada proses ini unsur oksida, besi, titanium dan kalsium dapat dipisahkan, dan silikon pada bijih akan bereaksi dengan alkali, sehingga sebagian alkali dan aluminium yang bereaksi akan mencemari aluminium yang akan diproduksi. Reduksi yang terjadi pada proses ini hanya sebagian besi yang dapat diikat menjadi terak, dan sebagian besar masih berupa paduan feronikel.
Dalam proses ini, konsentrat dilindih dengan larutan amonia dalam autoklaf dengan tekanan sekitar 7 atm (meter. Proses ini didasarkan pada reduksi magnesium oksida dengan karbon, silikon atau unsur lain pada suhu tinggi dan vakum. Proses ini terdiri dari dari beberapa tingkatan, prinsipnya adalah pengolahan awal garam magnesium anhidrat murni, dielektrolisis dalam keadaan cair.
Masing-masing proses ini dibedakan menurut bijih yang digunakan (bisa juga berupa karnalit, magnesium, klorida, dll.) dan metode pengerjaan awal (klorinasi magnesit, dihidrasi magnesium klorida, dll.)
Paduan Non Ferro
- Paduan Aluminium (Aluminium Alloy)
- Paduan Magnesium
- Paduan Tembaga
- Paduan Tahan Aus
- Paduan Titanium (Titanium Alloy)
Paduan aluminium banyak digunakan sebagai paduan logam ringan, misalnya duralumin yang biasa digunakan untuk badan pesawat terbang, kendaraan bermotor, kapal pesiar, peralatan rumah tangga, dll. Perunggu dengan penambahan besi dan nikel mempunyai kekuatan mekanik yang tinggi, tahan terhadap panas, digunakan untuk peralatan dapur dan bagian-bagian mesin yang bersentuhan dengan permukaan. Oksigen cair bersama dengan hidrogen cair digunakan sebagai bahan bakar roket untuk menggerakkan pesawat ruang angkasa.
Dipanaskan dalam kiln untuk menghasilkan kapur (CaO) yang banyak digunakan untuk mengurangi keasaman tanah pertanian. Cetakan ekstrusi Mesin ekstruder juga dapat digunakan untuk cetakan injeksi, tetapi terutama untuk memproduksi bahan panjang seperti lembaran plastik, selubung kabel, pipa plastik dan film. Neoprene merupakan material yang relatif mahal, kegunaannya adalah sebagai material pipa, ban berjalan dan lapisan kabel.
Komponen tahan gesekan (metal ceramic), misalnya muka kopling, kampas rem, yang biasanya digunakan untuk aplikasi mekanis yang keras dan panas.
NON LOGAM
Bahan Alam
- Oksigen
- Nitrogen
Oksigen mengembun pada –1830C dan membeku pada –21840C - Oksigen cair dan padat dapat berwarna biru dan mudah larut dalam air - Pada suhu dan tekanan normal, oksigen tidak terlalu reaktif, tetapi tetap. Sifat-sifat berlian antara lain; keras, tidak berwarna, transparan, indeks bias tinggi, bukan penghantar listrik, tahan asam dan basa, terbakar pada suhu 8000 0C. Karbon dioksida lebih mudah larut dalam air laut karena bersifat basa, sedangkan CO2 bersifat asam.
Asam fosfat digunakan dalam produksi pupuk superfosfat serta produksi bahan pembawa deterjen, pembersih lantai, insektisida, dan pakan ternak. Sedangkan fosfor di alam terutama terdapat dalam bentuk batuan fosfat yang tidak larut dalam air sehingga tidak dapat diserap oleh tanaman. Pupuk yang mengandung senyawa Ca(H2PO4)2 disebut pupuk superfosfat karena mudah larut dalam air.
Yodium merupakan unsur nonlogam yang berbentuk padatan berwarna hitam pada suhu kamar dan mudah menyublim.
Bahan-Bahan Tiruan (Syntetic Materials)
- Plastik
- Karet Sintetis (Syntetic Rubbs)
- Pemakaian Secara Umum Bahan-Bahan Plastik
Jenisnya berbeda yaitu resin epoxy yang digunakan sebagai perekat (Gums) atau Araldite dan bahan penutup fiberglass yang akan mengeras karena pengaruh suhu ruangan. Fiberglass telah digunakan selama beberapa tahun sebagai bahan pembuatan badan perahu, badan kendaraan dan lain sebagainya. Neoprene merupakan salah satu jenis karet sintetis yang memiliki sifat yang sama dengan karet alam yaitu sangat tahan terhadap minyak nabati dan minyak mineral serta tahan terhadap suhu tinggi.
Dalam keadaan non-plastik, PVC sangat kenyal dan keras, namun jika dilunakkan, PVC menjadi fleksibel dan kenyal. Ini adalah sifat baik dari PVC yang memberikan dimensi stabil dan sifat lainnya adalah tahan terhadap air, asam, alkali dan pelarut lainnya. PVC juga digunakan sebagai bahan pembuatan pipa, saluran dan kotak kabel, helm keselamatan dan bahan pelapis tangki kimia. Seperti bearing, pipa bahan bakar, gasket dan tape, serta peralatan kimia, dimana PTFE sangat tahan terhadap bahan kimia.
Ciri khas lain dari Polyethylene (Polythene) adalah sangat mudah dicetak dan tahan terhadap berbagai jenis pelarut dan juga tahan terhadap cuaca-kelembaban, namun dalam jangka waktu lama tidak tahan terhadap cahaya.
Bahan Isolasi
Asbes digunakan sebagai gasket pelat dan gasket sumbat pipa, gasket ini dibuat dalam berbagai macam bentuk. Polytetrafluoroethylene digunakan sebagai paking pelat dan paking sumbat pipa dan tersedia dalam berbagai bentuk. Berbagai jenis bahan pengemas semi metalik yaitu : - Karet dengan jaring tembaga, tersedia dalam bentuk palet.
Alat penyekat dinamis ini terbuat dari bahan metalik berwarna putih yang digunakan sebagai gasket sumbat pipa berbagai bentuk. Jika kerja mekanis dilakukan pada komponen yang telah dikompresi, misalnya dengan membentuk suatu ukuran, maka akan terjadi distorsi (kerusakan) pada butiran ikatan, hal ini memungkinkan terjadinya rekristalisasi. Setelah serbuk yang dipres pada cetakan pertama menjadi padat, komponen yang didinginkan ditekan kembali pada cetakan kedua.
Komponen lain seperti sikat pemisah arus untuk armature motor dan generator DC, pengeras suara, trafo radio, kumparan induksi sendiri terbuat dari serbuk paduan Ni – Fe, Ba – Fe, Zn – Fe dan Fe.
LOGAM SINTER (POWDER METALLURGY)
Pendahuluan
Saat Anda mencampurkan dua atau lebih bubuk berbeda untuk membuat campuran, pencampurannya harus homogen untuk mendapatkan campuran terbaik. Untuk beberapa produk paduan, diinginkan untuk memiliki ukuran bubuk yang serupa untuk mencapai pencampuran terbaik. Misalnya, pelumas parafin, lilin, atau grafit biasanya digunakan untuk membantu pencampuran yang homogen dan pada akhirnya padat selama kompresi.
Bahan-bahan dalam bentuk tertentu diperoleh dengan cara memadatkan serbuk dalam suatu cetakan (die) dengan kekuatan yang cukup, yaitu Oksida semen dan oksida karbida disemen, produk ini biasa digunakan untuk pemesinan kayu gelondongan seperti pahat karbida. Kontak listrik, paduan yang digunakan adalah perak-nikel, perak-grafit, perak-molibdenum, perak-tungsten dan tembaga-tungsten-karbida.
Paduan yang digunakan adalah serbuk Cu, Pb, Fe, Sn, grafit dan serbuk silika dengan berbagai komposisi.
Produk Serbuk
Cara Mencampur Serbuk
Karbon tetraklorida (uap beracun) digunakan dalam pencampuran basah bubuk karbida dan kobalt dalam produksi peralatan karbida. Pahat yang terbuat dari bahan ini ditujukan untuk pengoperasian pada kecepatan yang sangat tinggi dimana pahat karbida tidak dapat bekerja dalam kondisi tersebut. Kekuatan material maksimum dicapai dengan paduan besi-nikel-molibdenum, sedangkan ketahanan aus terbaik dicapai dengan paduan besi-nikel-mangan.
Aplikasi lainnya, misalnya punch press, rem traktor dan pesawat terbang, pahat bubut dan lain sebagainya.
Proses
- Pengepresan
- Sintering
- Pengepresan Panas dan Pengepresan Dingin
- Sizing
