Material Besi dan Baja

BAB I

PENDAHULUAN

A.  Material : Besi dan Baja

BESI

I.          Sejarah Besi

 Besi (Fe) merupakan salah satu logam yang mempunyai peranan yang sangat besar dalam kehidupan manusia, terlebih-lebih di zaman modern seperti sekarang. Kelimpahannya juga sangat besar, 50.000 ppm atau 5% dan merupakan jenis logam terbanyak kedua di kulit bumi. Karena kelimpahannya yang sangat besar itulah maka besi banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari dan industri konstruksi. Besi berada dalam bentuk senyawanya, terutama sebagai bijih besi, yang mengandung Fe2O3 (hematite), Fe2O3.H2O (limonit), Fe3O4 (magnetic), FeCO3(siderite), dan FeS2 (pirit).   Besi yang tersedia untuk orang dahulu dalam jumlah kecil dari meteor.  Produksi besi oleh manusia mungkin mulai beberapa waktu setelah tahun 2000 SM di selatan-barat atau selatan-Asia Tengah, mungkin di wilayah Kaukasus. Jadi mulai Zaman Besi, ketika besi diganti perunggu dalam mengimplementasikan dan senjata.  Dalam tabel periodik, besi mempunyai simbol Fe dan nomor atom 26. Besi juga mempunyai nilai ekonomis yang tinggi.

II.         Kelebihan dan Kekurangan Logam Besi

Logam ini yang paling banyak dan paling beragam penggunaannya, karena beberapa hal, diantaranya:

·                      Kelimpahan besi di kulit bumi cukup besar

·                      Pengolahannya relatif mudah dan murah dan

·                      Besi mempunyai sifat-sifat yang menguntungkan dan mudah dimodifikakan.

Adapun  kelemahan besi adalah mudah mengalami korosi. Korosi menimbulkan banyak kerugian karena mengurangi umur pakai berbagai barang atau bangunan yang menggunakan besi atau baja. Sebenarnya korosi dapat dicegah dengan mengubah besi menjadi baja tahan karat (stainless steel), akan tetapi proses ini terlalu mahal untuk kebanyakan penggunaan besi. Di udara besi mudah mengalami korosi, yaitu proses perusakan (keropos) pada permukaan besi yang disebabkan reaksi dengan oksigen membentuk oksida besi, yang dalam kehidupan sehari-hari dikenal sebagai karat besi. Korosi besi berlangsung sangat cepat pada kondisi lembab dan adanya garam.

Korosi besi memerlukan oksigen dan air. Berbagai jenis logam contohnya Zink dan Magnesium dapat melindungi besi dari korosi. Cara-cara pencegahan korosi besi dengan beberapa cara:

1.    Pengecatan. Jembatan, pagar, dan railing biasanya dicat. Cat menghindarkan kontak dengan udara dan air. Cat yang mengandung timbel dan zink (seng) akan lebih baik, karena keduanya melindungi besi terhadap korosi.

2.    Pelumuran dengan Oli atau Gemuk. Cara ini diterapkan untuk berbagai perkakas dan mesin. Oli dan gemuk mencegah kontak dengan air.

3.    Pembalutan dengan Plastik. Berbagai macam barang, misalnya rak piring dan keranjang sepeda dibalut dengan plastik. Plastik mencegah kontak dengan udara dan air.

4.    Tin Plating (pelapisan dengan timah). Kaleng-kaleng kemasan terbuat dari besi yang dilapisi dengan timah. Pelapisan dilakukan secara elektrolisis, yang disebut tin plating. Timah tergolong logam yang tahan karat. Akan tetapi, lapisan timah hanya melindungi besi selama lapisan itu utuh (tanpa cacat). Apabila lapisan timah ada yang rusak, misalnya tergores, maka timah justru mendorong/mempercepat korosi besi. Hal itu terjadi karena potensial reduksi besi lebih negatif daripada timah. Oleh karena itu, besi yang dilapisi dengan timah akan membentuk suatu sel elektrokimia dengan besi sebagai anode. Dengan demikian, timah mendorong korosi besi. Akan tetapi hal ini justru yang diharapkan, sehingga kaleng-kaleng bekas cepat hancur.

5.    Galvanisasi (pelapisan dengan Zink). Pipa besi, tiang telepon dan berbagai barang lain dilapisi dengan zink. Berbeda dengan timah, zink dapat melindungi besi dari korosi sekalipun lapisannya tidak utuh. Hal ini terjadi karena suatu mekanisme yang disebut perlindungan katode. Oleh karena potensial reduksi besi lebih positif daripada zink, maka besi yang kontak dengan zink akan membentuk sel elektrokimia dengan besi sebagai katode. Dengan demikian besi terlindungi dan zink yang mengalami oksidasi (berkarat). Badan mobil-mobil baru pada umumnya telah digalvanisasi, sehingga tahan karat.

6.    Cromium Plating (pelapisan dengan kromium). Besi atau baja juga dapat dilapisi dengan kromium untuk memberi lapisan pelindung yang mengkilap, misalnya untuk bumper mobil. Cromium plating juga dilakukan dengan elektrolisis. Sama seperti zink, kromium dapat memberi perlindungan sekalipun lapisan kromium itu ada yang rusak.

Sacrificial Protection (pengorbanan anode). Magnesium adalah logam yang jauh lebih aktif (berarti lebih mudah berkarat) daripada besi. Jika logam magnesium dikontakkan dengan besi, maka magnesium itu akan berkarat tetapi besi tidak. Cara ini digunakan untuk melindungi pipa baja yang ditanam dalam tanah atau badan kapal laut. Secara periodik, batang magnesium harus diganti.

 Dalam industri, besi diisolasi melalui proses reduksi dari oksidanya, Fe2O3, atau oksida-oksida besi lainnya yang terkandung dalam bijih besi. Zat pereduksi yang digunakan adalah gas karbon monoksida (CO) pada suhu tinggi. Agar besi tahan karat maka besi dicampurkan logam-logam lain yang memenuhi syarat, yaitu sifat fisika dan sifat kimianya yang mirip besi.

Baja merupakan produk utama industri besi-baja. Baja tahan terhadap pengaruh lingkungan mudah dibentuk dan ditempa, memiliki kekerasan yang baik, mengandung 0.02%-1.5% karbon.

III.       Macam-macam besi

Berdasarkan kadar karbon dan unsur-unsur lain yang terdapat didalamnya, besi dapat dibedakan menjadi:

1. Besi Tuang, yaitu besi yang dihasilkan dari tanur tinggi. Sifat besi tuang antara lain:

a. Mengandung 3%-6% karbon serta sejumlah kecil silicon, mangan , fosfor,dan belerang.

b. Sangat keras tetapi rapuh.

c. Tidak dapat ditempa

d. Titik leleh rendah.

Berdasarkan sifat ini, besi tuang mudah digunakan pada alat-alat yang dibuat dengan cetakan, seperti kaki mesin jahit, setrika, lumpang besi , dan sebagainya. Karena titik lelehnya rendah maka mudah dicairkan dan dituangkan ke dalam cetakan.

2. Besi Baja

Sifat besi baja antara lain:

a. mengandung 0.02%-1.5% karbon.

b. keras tetapi dapat ditempa

c. tahan korosi

3. Besi tempa

Sifat besi tempa, antara lain:

a. mengandung kurang dari 0.5% karbon.

b. kurang keras dan mudah ditempa.

Jenis besi ini banyak digunakan sebagai bahan baku untuk produk paku, kawat, besi beton, dan sebagainya.

IV.       Pengolahan besi dari bijinya

Prinsip pengolahannya:

Besi dihasilkan dari oksida besi (Fe2O3), melalui reaksi reduksi dengan karbon monoksida pada suhu relatif tinggi (>15000C). Reduksi berlangsung beberapa tahap, dan reaksi yang terlibat bersifat reversible, di mana kesetimbangan bergantung pada tekanan relatif dari CO dan CO2 dalam tanur tinggi.

Bahan baku yang digunakan dalam proses pengolahan besi pada tanur tinggi adalah:

1. Biji besi yang digunakan terutama dalam bentuk hematite, geotit, dan magnetic.

2. Kokas sebagai zat pereduksi.

Kokas sebagai sumber karbon berkadar tinggi, dibuat dari pemanasan batu bara didalam oven kedap udara. Hasil sampingan pembuatan kokas ini adalah gas bakar yang dapat digunakan kembali sebagai bahan bakar untuk pemanasan oven dan pemanasan awal tanur tinggi. Hasil samping lainnya adalah benzen, tar, toluen, naftalen, dan ammonium sulfat.

3. Batu kapur.

Batu kapur (CaCO3 ), digunakan sebagai bahan untuk mengikat silika pada reaksi dalam tanur tinggi. Hasilnya adalah kalsium silikat (CaSiO3 ), yang menjadi ampas buangan kerak tanur tinggi.

4. Udara

Udara dipanaskan, ditiupkan dari bagian bawah tanur tinggi untuk membakar karbon menjadi gas CO2 yang selanjutnya bereaksi lagi dengan karbon membentuk gas CO, yang nantinya akan mereduksi oksida besi. Rata-rata untuk menghasilkan 1 ton besi, diperlukan bahan baku 2 ton biji besi, 1 ton kokas, 0.3 ton kapur, dan 4 ton udara.

Pengolahan besi dari bijinya

1. Pemanggangan

Biji hematite (Fe2O3), mula-mula dicuci dengan air sampai bersih dari tanah yang melekat. Setelah kering hematite tersebut lalu dipanggang. Sejumlah karbonat atau sulfida ditambahkan yang hasil penguraiannya dapat bersenyawa dengan silika sebagai pengotor membentuk kerak.

2. Pencairan

Biji besi hasil pemanggangan dicampurkan dengan batu kapur dan kokas dengan perbandingan 5:2:1, dan dimasukan ke dalam tanur tinggi. Tanur tinggi adalah menara berbentuk selinder yang pada bagian menaranya dilengkapi dengan reaktor untuk menghasilkan temperatur tinggi dalam tanur. Tanur tinggi juga dilengkapi dengan “cup and cone” untuk memasukan bahan baku melalui bagian atas tanur tinggi. ”cup” merupakan wadah berbentuk piala , dihubungkan dengan “cone” yang berbentuk kerucut. Berfungsi sebagai katup yang dapat terbuka dan tertutup. Selain itu, terdapat saluran untuk melepaskan gas-gas buangan. Ketika mendekati dasar terdapat dua saluran untuk memisahkan kerak dan cairan besi. Bagian lain tanur, yaitu bagian tuyer, yang merupakan saluran kecil di mana suhu udaranya berkisar 5000-7000C, tekanan udaranya dibuat rendah.

Reaksi-reaksi yang terjadi

a. Reaksi dengan gas pada suhu tinggi

Ketika udara panas yang telah bebas dari uap air dan sebelumnya dipanaskan pada suhu 5000-7000 C, ditiupkan kedalam layer, gas tersebut akan bereaksi dengan karbon membentuk gas karbondioksida.

C + O2               CO2 ΔH = -96.96 kkal

Reaksi berlangsung eksoterm, panas yang dibebaskan menyebabkan temperatur yang sangat tinggi (>15000C), dibagian bawah tanur. Gas ini terdiri dari gas CO2 yang akan bereaksi dengan karbon dan direduksi menjadi gas karbon monoksida (CO).

CO2 + C                 2CO ΔH = -38.96 kkal

Ketika reaksi berlangsung endoterm atau menyerap panas, temperature gas menurun sehingga pada bagian ini temperatur mencapai 12000-13000C. Bagian tanur ini disebut penyerap panas karena pada saat gas naik, reaksi gas CO2 dengan karbon pada setiap tahap selalu menyerap panas, maka temperatur bagian dalam tanur makin ke atas makin berkurang, sehingga saat mendekati saluran pembuangan temperature mencapai 3000C. Jika ada uap air dalam udara yang ditiupkan, temperatur menjadi sangat rendah. Dengan persamaan reaksi :

H2O + C              CO + H2 ΔH = + x kkal

Reaksi ini berlangsung endoterm sehingga menyebabkan pemborosan bahan bakar. Untuk menghindari hal ini udara yang dipanaskan dilewatkan pada silika gel.

b. Reaksi dengan gas pada suhu rendah

Ketika campuran yang terdiri dari hematite, batu kapur, dan karbon dijatuhkan ke dalam tanur tinggi, reaksi pertama yang terjadi adalah ferro oksida direduksi menjadi oksida magnetic (feroso feri oksida) oleh karbon monoksida pada temperatur 3000-5000 C.

3Fe2O3 + CO                    2Fe3O4 + CO2 (300-5000C) ; ΔH = 8.80 kkal

Pada daerah feroso ferioksida direduksi menjadi ferioksida dan kemudian menjadi besi.

Fe3O4 + CO                      3FeO + CO2 (5000-7000C) ; ΔH = 8.80 kkal

FeO + CO                          Fe + CO2 (7000-9000C) ; ΔH = -3.84 kkal

Sehingga reaksi ferioksida menjadi besi oleh karbon monoksida berlangsung sempurna sebelum pada daerah penyerapan panas. Jika titik leleh besi lebih besar dari 10000C reaksi besi diperoleh dibagian spon. Hanya pada bagian atas penyerapan panas, pada temperature 10000-12000C batu kapur terurai menjadi kapur (CaO) dan CO2.

CaCO3                    CaO + CO2

Kapur CaO bereaksi dengan silika membentuk cairan kalsium silikat yang disebut kerak.

CaO + SiO2                    CaSiO3

Pada saat CaSiO3 memasuki dasar tanur, cairan tersebut menutupi cairan besi dan senyawa silika menjadi kerak. Cairan logam berkumpul di bagian atas tanur dengan kerak di bagian atasnya. Ketika cairan terdapat di dalam tanur pada temperatur 1300-15000 C, bijih besi yang kotor (mengandung pengotor seperti fosfat, silikat, sulfid dan sebaginya), juga direduksi menjadi cairan besi yang biasanya mengandung sedikit sulfur, silikcon, fosfor, mangan dan ± 3-4% karbon dalam bentuk karbida seperti simentatit (Fe3C), sehingga besi yang diperoleh dapat mencapai tingkat kemurnian 92-94 % , dan biasanya disebut “cas iron” atau besi tuang atau kadang-kadang juga disebut “pig iron”. Besi cair yang dihasilkan tersebut dikeluarkan melalui bagin bawah tanur tinggi. Kerak yang kemudian dapat dipergunakan sebagai bahan campuran seman, pembuatan batu bata, dan sebagai bahan kontruksi jalan. Reduksi didalam tanur tinggi bersifat reversible gas yang terdapat dalam tanur terdiri dari sejumlah besar karbon monoksida yang tidak terbakar dan sejumlah kecil hydrogen, metana dan sebagainya. Dengan komposisi rata-rata 60% N2, 24% CO, 12%CO2 . Gas panas keluar melalui bagian atas tanur . gas buangan ini bersama debu dialirkan ke penangkap debu, sehingga debu akan mengendap sedangkan gas buangan yang panas akan mengalir ke pendingin yang berfungsi menurunkan suhu sehingga gas dapat dilepaskan ke udara melalui cerobong asap.

BAJA

I.          Sejarah Baja

Baja adalah logam paduan, logam besi sebagai unsur dasar dengan karbon sebagai unsur paduan utamanya. Kandungan unsur karbon dalam baja berkisar antara 0.2% hingga 2.1% berat sesuai grade-nya. Fungsi karbon dalam baja adalah sebagai unsur pengeras dengan mencegah dislokasi bergeser pada kisi kristal (crystal lattice) atom besi. Unsur paduan lain yang biasa ditambahkan selain karbon adalah (titanium), krom (chromium), nikel, vanadium, cobalt dan tungsten (wolfram). Dengan memvariasikan kandungan karbon dan unsur paduan lainnya, berbagai jenis kualitas baja bisa didapatkan. Penambahan kandungan karbon pada baja dapat meningkatkan kekerasan (hardness) dan kekuatan tariknya (tensile strength), namun di sisi lain membuatnya menjadi getas (brittle) serta menurunkan keuletannya (ductility).

II.         Klasifikasi baja

·                     Berdasarkan kandungan karbon

o      Baja lunak, yaitu baja yang mengandung kurang dari 0.2 % karbon. Disebut baja lunak karena mudah dibentuk dan diregangkan. Baja ini bisa digunakan untuk membuat kabel dan rantai.

o      Baja medium, yaitu baja yang mengandung 0.2%-0.6% karbon. Baja ini digunakan untuk membuat rel, balok dan rangka.

o      Baja karbon tinggi, yaitu baja yang mengandung 0.6%-1.5% karbon. Sifatnya keras, kaku, biasa digunakan untuk alat-alat logam, per, alat pemotong dan alat rumah tangga.

·                     Berdasarkan proses pembuatan

o      Tanur baja terbuka

o      Dapur listrik

o      Proses oksidasi dasar

·                     Berdasarkan bentuk produk

o      Pelat batangan

o      Tabung

o      Lembaran

o      Pita

o      Bentuk struktural

·                     Berdasarkan struktur mikro

o                   Feritik          : Suatu istilah yang biasanya diterapkan kepada sekelompok baja stainless dengan konten kromium dalam kisaran 12 - 18o dan yang strukturnya sebagian besar terdiri dari ferit

o      Perlitik     : Campuran lamellar dari sementit dan ferit yang terbentuk selama pendinginan dari austenit, sebuah konstituen dari besi baja dan cor

o            Martensitik : bentuk yang sangat keras dari baja struktur kristal, tetapi juga dapat merujuk pada setiap struktur kristal yang dibentuk oleh transformasi displacive

o      Austenitik : Baja yang mengandung persentase yang tinggi dari unsur-unsur paduan tertentu seperti mangan dan nikel yang austenitik pada suhu kamar dan tidak dapat dikeraskan dengan perlakuan panas yang normal tetapi melakukan pekerjaan mengeras

·                     Berdasarkan kegunaan dalam konstruksi

o      Baja Struktural

o      Baja Non-Struktural

·                     Berdasarkan komposisi dan jenis logam transisi yang dicampurkan, baja dibagi menjadi:

o      Stainless steel : baja tahan karat mengandung Cr 19%, Ni 9%, dan Fe 72%.

o      Baja krom : baja yang tahan karat tahan panas mengandung 12%-18% Cr.

o      Baja nikel : baja tahan karat dan keras, mengandung 25% Ni.

o      Baja mangan : baja sangat keras mengandung 11%-14% Mn.

o      Dan lain-lain.

III.       Proses Pembuatan baja.

Untuk membuat baja , maka “pig iron” atau besi tuang yang dihasilkan dari tanur tinggi, harus dimurnikan terlebih dahulu untuk menurunkan kadar karbonnya (dari 5% diturunkan sampai di bawah 1.5 %), dan untuk menghilangkan bahan/unsur lain yang mengotori besi (belerang, fosfor, silikon dan sebagainya) dilakukan pemurnian melalui berbagai metode, yaitu :

1. Proses Bassemer

Proses Bassemer dikembangkan di Inggris tahun 1856. Sejumlah leburan besi tuang dari tanur tinggi dimasukan ke dalam Converter Bassemer (yaitu tanur untuk Proses Bassemer).

Dalam metode ini, ke dalam Conventer Bassemer ditambahkan senyawa lain seperti dolomite ( MgCO3 dan CaCO3), untuk mengikat zat pengotor di dalam besi. Sambil diputar terus dibawah tanur, melalui lubang-lubang dibawah tanur dimasukan gas oksigen agar bereaksi dengan karbon, silikon, fosfor dan belerang menjadi oksida-oksidanya. Oksida-oksida ini akan diikat oleh oksida-oksida magnesium dan kalsium (MgO dan CaO) sebagai hasil penguraian MgCO3 dan CaCO3 yang sebelumnya dimasukan, menjadi kerak yang mengapung diatas cairan besi. Selanjutnya besi cair yang sudah mendekati murni dikeluarkan melalui lubang pada converter. Dan kerak yang tertinggal dalam converter dapat dibuang.

Jenis baja yang dihasilkan Converter Bassemer ditentukan dengan mengontrol karbon yang dikandungnya, serta jenis logam lain yang dicampurkan untuk membuat logam aliasi.

2. Proses Open Hearth Furnace ( Proses terbuka)

Tanur berupa piringan datar yang besar. Pada dasar kolom telah ditempatkan oksida basa sepertiCaO atau MgO yang nantinya akan berguna sebagai zat pengikat. Ke dalam tanur tinggi dimasukan besi tuang, besi bekas dan batu kapur. Campuran gas pembakar dan udara panas dilewatkan di atas piringan yang berisi besi cair ini. Sementara diaduk maka akan berlangsung reaksi antara oksida-oksida pengotor dengan CaO dan MgO menjadi kerak. Kelebihan proses ini adalah kualitas baja yang dihasilkan mudah dikontrol kualitasnya secara terus menerus selama proses ini berlangsung lama (8-10 jam ) sedangkan Proses Bassemer berlangsung cepat(15 menit).

3. Proses BOP (Basic Oxigen process)

Pada proses ini, besi tuang dicampur dengan besi rongsokan. Besi tuang meleleh di dalam besi tuang. Kedalam tanur dimasukan oksigen murni melalui pipa. Oksigen murni ini akan membakar zat pengotor didalam cairan besi tuang. Batu kapur yang sebelumnya dimasukan kedalam tanur akan mengikat zat pengotor ini menjadi kerak.

Hingga saat ini metode BOP banyak digunakan karena baja yang dihasilkan mutunya tinggi, prosesnya cepat (20-30 menit), pengontrolan kualitas mudah dilakukan, serta mudah mencampurkan logam-logam lain untuk membuat baja aliasi.

Terakhir ini dikembangkan proses busur listrik untuk menghasilkan kualitas baja yang lebih baik lagi.

Struktur Mikro Besi dan Baja

Besi dan baja merupakan logam yang paling banyak dipakai sebagai bahan industri karena nilai ekonominya, tetapi yang paling utama adalah sifat – sifatnya yang bervariasi. Sifat dari bahan besi dan baja adalah lunak dan keras, yang mana sifat – sifat ini yang dapat membantu dalam proses pembuatan dalam bentuk apa saja dengan pengecoran. Dan dari unsur besi ini berbagai bentuk stuktur logam dapat dibuat. Struktur mikro besi dan baja akan memperlihatkan bahwa unsure paduan yang paling utama dalam pembuatan besi dan baja adalah karbon ( C ).

I.     Diagaram fasa besi – karbon     

Diagaram fasa besi – karbon merupakan dasar dari bahan yang berupa besi baja. Selain itu, bahan besi baja juga terkandung unsur yangh kurang lebih 0,25 % Si, 0,3 – 1,5 Mn dan unsur pengotor lain seperti P, S, dsb. Karena unsur – unsur ini tidak begitu memberikan pengaruh besar, maka diagram fasa tersebut dapat dipergunakan tanpa menghiraukan unsure – unsur tersebut. Pad paduan besi karbon vterdapat fasa karbida yang disebuut sementit atau grafit, grafit ini lebih stabil daripada sementit. Dan berikut adalah gambar diagram Fe – Fe3C (sementit mempunyai kadar C = 6,67% )

Keterangan :

A: Titik cair besi.

B: Titik pada cairan yang ada hubungannya dengan reaksi peritektik.

H: larutan padat δ yang ada hubungan dengan reaksi pereitektik. Kelarutan karbon masimum adalah 0,10%.

J: Titik peritektik. Selama pendinginan austenit pada komposisi J, fasa γ terbentuk dari larutan padat δ komposisi H dan cairan pada komposisi B.

N: Titik trnsformasi dari basi δ↔ besi γ,titik transformasi A4 dari besi murni.

C: Titik eutektik. Selama pendinginan fasa γ dengan komposisi E dan sementara pada komposisi F ( 6,67% C ) terbentuk dari cairan pada komposisi C. Fasa eutektik ini leburit.

E: Titik yang menyatakan fasa γ, ada hubungan dengan reaksi eutektiki.

Kelarutan maksimum dari karbon 2,14%. Paduan besi karbon sampai pada komposisi ini disebut baja.

G: Titik transformasi besi γ ↔ besi α. Titik transformasi A3 untuk besi.

P: Titik yang menyatakan ferit, fasa α,ada hubungan dengan reaksi eutectoid. Kelarutan maksimum dari karbon kira-kiara 0,02%.

S: Titik eutectoid. Selama pedinginan,ferit pada komposisi P dan sementit pada komposisi K ( sama dengan F ) terbentuk simultan dari austenit pada komnposisi S. Reaksi eutectoid ini dinamakan transformasi A1, dan fasa eutectoid ini dinamakan perlit.

GS: Garis yang nmenyatakan hubungan antara temperature dan komposisi , di mana mulai terbentuk ferit dari austenit, dinamakan garis A3.

ES: Garis yang mrnyatakan hubungan antara temperature dan komnposisi , dimana mulai terbentuk sementit dari austenit, dinamakan garis Acm.

A2: Titik tranformasi magnetik untuk besi atau ferit.

A0: Titik transformasi magnetic untuk sementit.

Sedangkan baja yang berkadar karbon sama dengan komposisi eutektoid dinamakan baja eutekioid, yang berkadarckurang dari komposisi eutektoid dinamakan baja hipouetektoid, dan yang berkadar karbon lebih dari komposisi eutectoid dinamakan baja hipereutektoid.

Gambar diatas menunjukkan struktur mikro baja apabila baja didinginkan perlahan-lahan dari 50 – 100˚C diatas garis GS (A3) dan garis Se (Acm) pada gambar digram keseimbangan besi karbon. Pada baja eutectoid transformasi terjadi pada titik S, menjadi struktur yang di sebut perlit. Pada baja hipoeutektoid terbentuk fasa ferit mendekati besi murni yang komposisisnya sama dengan P dan perlit, sedangkan pada baja hiperuetektoid terjbentuk perlit dan sementit pada batas butir.

II.    Perubahan struktur pada perlakuan panas

Besi dan baja diharapkan mempunyai kekuatan statik dan dinamik,ulet,mudah diolah, tahan korosi dan mempunyai sifatelektromagnetik.

Dilihat dari transformasi ,ada 3 macam baja:

1.        Baja dengan titik transformasi A1, beruapa ferit dibawah A1, dan austenit pada A3 atau di atas A1.

2.        Baja dengan transformasi A1 di bawah temperature kamar, berupa austenit pada temperatur kamar.

3.        Baja dengan daerah austenit yang kecil, beruapa ferit sampai temperaturtinggi pada daerah komposisi tertentu.

Baja yang tergolong ferit pada temperatur kamar (dalam keseimbangan), dapat diproses menjadi berbagai struktur dengan jalan perlakukan panas. Ferit mempunysi sel satuan kubus pusat badan atau body centered cubic(bcc),menunjukkan titik mulur yang jelas mdan menjadi getas pada temperature rendah. Austenit mempunyai sel satuan kubus pusat muka atau face centered cubic(fcc) yang menunjukkan titik mulur yang jelas tanpa kegetasan pada saat dingin. Martensit merupakan fdasa larutan padat lewat vjenuh dari karbon dalam sel satuan tetragonal pusat badan atau body centered tetragonal(bct).

Bainit mempunyai sifat – sifat antara mertensit dan ferit.

	Fasa dan symbol	Struktur	Pengelasan
Menuruit kristal	Austenit        (γ) Ferit              (α) Bainit            (α) Martensit       (αʹ)	fcc bcc bcc bct	Paramagnetik dan stabil pada temperatur Stabil pada temperatur rendah,kelarutan padat terbatas, dapat bersama Fe3C(sementit) atau lainnya. Austenit metastabil didingankan dengan laju pendinginan cepat tertentu. Terjadi hanya presipitasi Fe3C, unsure pauduannya tetap larut. Fasa metastabil terbentuk dengan laju pendingan cepat , semua unsure paduan masih larut dalam keadaan padat.
Menurut kedalaman	Perlit Widmanstaetten Dendrit Sorbit Trostit		Lapiasan ferit dan Fe3C. γ dan α dalam orientasi pada persipitasi ferit. Berbentuk cabang – cabang seperti pohon , struktur inij terbentuk karena segregasi karbon pada pembekuan. Sorbit adalah perlit halus dan trosit adalah bainit. Nama ini tidak banyak dipakai.

Faktor – factor yang mempengaruhi sifat – sifat mekanik adalah macam fasa, kadar unsure paduan dalam fasa, banyak fasa, ukuran dan bentuk senyawa

BAB II

Kesimpulan

Bahwa pada mulanya besi berasal dari bebatuan luar angkasa yang jatuh ke bumi  berupa bijih besi yang mengandung beberapa unsur – unsur kimia. Dan kemudian diproses kembali dengan beberapa macam -  macam besi dan alat yang di gunakan dalam proses tersebut adalah Tanur dengan cara di panaskan besi tersebut dengan suhu tertentu. Tetapi dengan berjalannya waktu, besi kemudian di olah kembali dengan tambahan campuran unsure kimia berupa Carbon ( C ) dan terbetuklah Baja yang mana kekerasannya lebih kuat daripada besi dan lebih tahan lama. Walaupun seiring perubahan zaman/globalisasi namun penggunaan kedua logam ini masih ada dalam aktivitas khususnya kehidupan manusia.

BAB III

Penutup

            Demikian makalah yang kami buat tentang material teknik unsur logam besi dan baja, belum sempurna memang, akan tetapi semoga yang telah kami sampaikan ini dapat memberikan manfaat untuk kita bersama.

Daftar Pustaka

Proses pembuatan Besi  .staff.ui.ac.id/internal/.../proses_pembuatan_besi.pdf

Proses pembuatan besi dan Baja .www.scribd.com/doc/9668091/Proses-Pembuatan-Besi-Dan-Baja

Sifat – sifat Besi dan Baja.. http://mrans.wordpress.com/2010/01/14/sifat-besi-dan-baja

Bab. 1Besi dan Baja. elearning.gunadarma.ac.id/docmodul/...baja/bab1_besi_dan_baja.pdf

Lampiran 1

Gambar 1. Konverter Bassemer

 

Gambar 2. Open Hearth Steel furnace

Lampiran 2

 

        Gambar 3. Tanur Basic Oxygen Process

 

Gambar 4. Basic Oxygen Process