1. MUHAMMAD RIO RIZKY SAPUTRA
MECHANICAL ENGINEERING
GUNADARMA UNIVERSITY
STELL – CAST IRON -
ALUMUNIUM
2. Bahan Baja
Baja merupakan logam campuran antara
besi dan karbon
Steel Fe + C
Pada intinya baja terdiri atas besi dan
karbon beserta beberapa campuran lain.
5. Jenis Phasa Solid
Ferrite
Pada 0% Campuran ini murni besi. Struktur kristalnya BCC.
Daya larut maksimum karbon besi adalah 0.02% pada suhu
723°C. pada suhu 0°C daya larutnya menjadi 0.008%.
Austenite
Struktur kristalnya FCC dan memilki daya larut yang tinggi dari
pada Ferrite.
Daya larutnya maksimum mencapai 2.08% pada suhu 1148°C.
Namun daya larut turun menjadi 0.8% pada suhu 723°C.
Perbedaan daya larut antara austenite dan Ferrite adalah dasar
untuk pengerasan baja.
6. Cementite
Cementite adalah campuran intermetallic yang mengandung
6.67% C dan 93.3% Fe. Cementite adalah suatu fasa yang
bersifat antara keras dan rapuh dengan struktur crystal
orthorhombic, setiap unit sel memiliki 12 atom Fe dab 4
atom C.
Pearlite
Pearlite memilki struktur kristal BCC. Kelarutan maksimum
atom C di dalam Fe adalah 0.09% pada suhu 1945°C.
9. Sulfur
Sulfur adalah suatu zat yang biasanya terdapat pada baja tetapi
keberadaanya tidak begitu diinginkan karena membentuk besi
sulfida yang mempunyai titik leleh rendah dan bersifat rapuh.
Kandungannya dijaga serendah mungkin yaitu di bawah 0,05%.
10. Silicon (Si)
Silicon (Si) merupakan salah satu pokok deoxidizer yang
digunakan dalam pembuatan baja.
Kandungan silicon menentukan jenis baja yang dihasilkan.
Umumnya kurang dari 0,10%.
Ketika kandungan silicon di bawah 0,30%, maka hal ini akan
meningkatkan kekuatan tanpa menurunkan elastisitas.
Si yang melebihi 0,40%, ditandai penurunan elastisitas yang
perlu di perhatikan pada baja karbon plain.
Jika digabungkan dengan Mn atau Mo, silicon bisa
menghasilkan peningkatan kekerasan dari baja.
11. Mangan (Mn)
Tidak membahayakan dan mengimbangi sifat jelek dari sulfur
Ditambahkan pada baja yang akan memperbaiki hot working
dan meningkatkan kekuatan, kekerasan dan ketangguhan
Baja karbon mengandung mangan lebih 1 %
Mangan (Mn) terdapat hampir pada semua baja dalam jumlah
dari 0.30% atau lebih. Mn mempunyai kecenderungan
macrosegregasi yang lebih sedikit dibandingkan dengan
elemen umum yang lain. Mangan mempunyai pengaruh baik
untuk kemudahan tempa dan kemudahan pengelasan.
12. Fosfor (P)
Kadar Maksimum 0,05%
Dapat meningkatkan kekuatan dan ketahanan korosi.
Fosfor meningkatkan kekuatan baja.
Apabila kandungan P meningkat, maka elastisitas dan
ketahanan terhadap benturan pada baja menurun, dan
menaikkan cold-shortness.
Fosfor juga meningkatkan kemudahan-pengerasan.
Kandungan P yang tinggi sering dijumpai pada baja low-
carbon free-machining
13. Secara umum, berikut diberikan tabel mengenai pengaruh berbagai unsur
terhadap sifat baja :
NoNo UnsurUnsur
CampuranCampuran
Efek Positif pada BajaEfek Positif pada Baja Efek Negatif pada BajaEfek Negatif pada Baja
11 Karbon (C)Karbon (C) Meningkatkan kekerasan,Meningkatkan kekerasan,
kekuatan dan ketahanan abrasikekuatan dan ketahanan abrasi
MeningkatkanMeningkatkan
kegetasankegetasan
22 KromiumKromium
(Cr)(Cr)
Ketahanan terhadap korosiKetahanan terhadap korosi
Menahan karbitMenahan karbit
33 ManganMangan
(Mn)(Mn)
Meningkatkan kekuatanMeningkatkan kekuatan
Mengurangi keplastisanMengurangi keplastisan
44 Nikel (Ni)Nikel (Ni) Meningkatkan kekuatan danMeningkatkan kekuatan dan
keuletankeuletan
55 TungstenTungsten
(W)(W)
Tahan panas dan ketahananTahan panas dan ketahanan
abrasi, kehalusanabrasi, kehalusan
pengamplasanpengamplasan
Menahan karbitMenahan karbit
66 MolybdenuMolybdenu
m (Mo)m (Mo)
Ketahanan terhadap panasKetahanan terhadap panas
77 VanadiumVanadium
(V)(V)
Ketahanan terhadap abrasi danKetahanan terhadap abrasi dan
kehalusan pengamplasankehalusan pengamplasan
Menahan karbitMenahan karbit
14. Klasifikasi Baja
A. Berdasarkan SAE
Society of Automotive Engineers (SAE) telah menetapkan standar khusus
untuk analisis steels.
Pada seri 1XXX,
angka pertama baja karbon.
angka kedua perubahan dalam alloys.
angka ketiga & keempat seperseratus dari persentase karbon
Pada seri ZXXX (Z≠1)
angka pertama jenis campurannya
angka kedua persentase campuran
angka ketiga & keempat seperseratus dari persentase karbon
15.
16. Standar Penomoran dan sifat-sifatnya
1XXX (Carbon steels)
Low carbon steels: 0 to 0.25 % C
Medium carbon steels: 0.25 to 0.55 %C
High carbon steels: Above 0.55 %
2XXX (Nickel steels)
5% Nikel meningkatkan gaya tarik tanpa mengurangi elastisitas.
8 sampai 12% Nikel meningkatkan ketahanan terhadap dampak impak pada
suhu rendah
15-25% Nikel (bersama dengan Al, Cu dan Co) menyebabkan magnetic
properties yang tinggi. (Alnicometals)
25-35% Nikel meningkatkan ketahan terhadap korosi pada temperatur
ditinggikan.
3XXX (Nickel-chromium steels)
Steels ini bersifat tangguh dan elastis, tahan aus, dan tahan korosi.
4XXX (Molybdenum steels)
Molybdenum adalah karbida yang kuat. Molybdenum juga akan meningkatkan
tensile strength pada low carbon steel
5XXX (Chromium steels)
Kromium dapat memperkuat ferrite pada low carbon. Kromium akan
meningkatkan kekerasan dan ketahanan aus pada baja karbon.
17. B. Berdasarkan Kandungan
Baja karbon :
1. Baja karbon rendah
Kandungan karbon kurang dari 0,3 persen
Dibuat dengan cold working, perendaman dalam larutan asam.
Penggunaan sebagai mur baut, senjata, skrup, dll
1. Baja karbon sedang
Kandungan karbon 0,3 – 0,6 persen
Prosesnya dengan heat treatmnent
Penggunaan pada alat mesin (roda gigi, poros hubungan,dll)
1. Baja karbon tinggi
Kandungan karbon 0,6 – 1,5 %
Proses pembuatannya dengan giling panas.
Penggunaan pada mesin berat yang kuat, pelas, pegas dll
18. Baja paduan
1. Baja dengan kekuatan tarik tinggi
Mengandung mangan ,nikel, kromium,dan vanadium.
Baja dengan mangan rendah
mengandung 0,35 % C dan 1,5% Mn
memiliki kekuatan baik.
Baja nikel
mengandung 0,3 % C dan 3 % Ni serta 0,6 % Mn
memiliki kekuatan dan kekerasan yang baik.
digunakan untuk proros enkol, batang penggerak
19. Baja Nikel Kromium
- kandungan 0,3 % C, 3 % Ni, 0,8 % Cr dan0,6 %
Mn(didinginkan dengan minyak)
memiliki kekuatan dan keliatan yang baik
digunakan untuk batang penggerak
- kandungan 0,3 % C, 4,35 % Ni, 1,25 % Cr dan 0,05%
Mn (didinginkan dengan udara dan distorsi kecil)
bersifat liat
digunakan untuk poros enkol dan batang penggerak.
20. Baja kromium Vanadium
komposisinya sama dengan Nikel kromium ditambah 0,5 %
Vanadium
• memperbaiki ketahanan baja kromium trhadap getaran dan
guncangan.
2. Baja tahan aus (wear resistance steel)
a. Baja mangan berlapis austenit
kandungan 1,2 % C, 12,5 % Mn dan0,75 % Si
mengandung unsur-unsur lain spt kromium dan vanadium
digunakan untuk peralatan pemeceh batu ,ember keruk,lintasan
dan penyebrangan jalan kereta api.
b. Baja kromium
menghasilkan kekerasan yang tinggi akibat percampuran 1% C,
1,4% Cr, 0,45% Mn yang didinginkan dengan minyak.
Digunakan untuk peluru bulat, dan peralatang penggiling padi
21. 3. Baja Tahan karat ( stainless steel )
4. Baja tahan panas
a. Baja tahan panas ferit
Mengandung karbon rendah, tidak dapat dikeraskan
melalui perlakuan panas
b. Baja tahan panas austenit
mengandung kromium dan nikel yang sangat tinggi
tidak dapat dikeraskan melalui perlakuan panas
22. Pembuatan Baja
Konvensional
Besi ditempa, kemudian dibungkus dengan serbur arang
kayu(karbon) di dalam tromol yang dipanaskan selama beberapa
hari.
Modern
Menggunakan Konverter, besi dicairkan di dalam konverter
sambil disuplai udara dengan tekanan 1,4kg/cm²
Proses dapur listrik, terdiri atas dapur listrik nyala dan dapur
induksi frekuensi tinggi. Hampir sama dengan konverter tetapi
dapat diatur temperatur peleburan dan dapat memperkecil
campuran-campuran di dalam baja.
23.
24. Sifat Bahan Steel
Sifat Baja
Nondeforming Propeties, kemampuan bahan untuk menahan tidak
terjadinya perubahan bentuk.
Deep of Hardening, kekerasan yang mencapai bagian dalam.
Toughness, kemampuan menahan beban tanpa menyebabkan patah.
Wear Resistance, tahan terhadap abrasi atau aus
Red Hardness, Kekerasan pada temperatur tinggi.
Machinability, mampu dipotong dan menghasilkan permukaan yang halus.
Resistance of decarburization, tahan terhadap decarburasi.
Kelemahan
Kekuatan/kekerasan tinggi, tetapi massa besar
Tidak tahan temperatur rendah
Tidak tahan korosi
26. Aplikasi Penggunaan Steel
Baja digunakan sebagai bahan
dasar dalam membuat badan
tank karena baja memiliki
tingkat kekuatan yang tinggi
27. Dalam suatu
industri yang
memiliki bahan
yang harus
disimpan dalam
tangki, pembuatan
tangki ini bahan yang digunakan adalah baja, karena
baja (baja tahan karat) sangat kuat dan tidak bereaksi
dengan zat yang disimpan di dalam tangki.
28. Tangki Boiler dan Pressure Vessels yang
digunakan di pabrik-pabrik
Pipa minyak dan pipa gas
Tabung gas LPG yang digunakan
di rumah tangga
29. Baja juga dimanfaatkan dalam
bidang transportasi yaitu dalam
pembuatan infrastruktur yang
berupa jembatan penghubung
dan alat traspor-
tasi itu sendiri
karena bahannya
yang kuat
30. Baja digunakan dalam pembuatan
pelat badan kapal
Baja digunakan dalam pembuatan
bagian mesin dan rangka mobil
31. Baja dimanfaatkan dalam
pembuatan peralatan rumah
tangga, seperti panci pemanas
karena sifat bahannya yang tahan
panas dan kuat serta penghantar
panas yang baik. Baja juga
dimanfaatkan dalam teknologi
informasi.
33. stainless steel is defined as a steel alloy with a
minimum of 10% chromium content by mass. Stainless
steel does not stain, corrode, or rust as easily as ordinary
steel (it stains less), but it is not stain-proof. It is also
called corrosion-resistant steel or CRES when the alloy
type and grade are not detailed, particularly in the
aviation industry.
34. PROPERTIES
The chromium forms a passivation layer of chromium(III)
oxide (Cr2O3)
Passivation :the layer quickly reforms when the surface is
scratched
Galling : the welded material may be torn and pitted when
disassembled
35. CHARACTERISTIC
Higher work hardening rate
Higher ductility
Higher strength and hardness
Higher hot strength
Recyclable and reuse (100%
recyclable, 60% recycled material,
25% originating from end-of-life
products and 35% coming from
manufacturing processes)
Higher corrosion resistance
Higher cryogenic toughness
Lower magnetic response (austenitic
only)
Must retain corrosion resistant
surface in the finished product.
36. How to make stainless steel ?
Melting and casting
Forming
Heat treatment
Descaling
Cutting
Finishing
Manufacturing at the fabricator or
end user
37.
38. STAINLESS STEEL FINISHES
A final finish can then be applied to
achieve the desired aesthetic
appearance:
No. 0: Hot rolled, annealed, thicker
plates
No. 1: Hot rolled, annealed and
passivated
No. 2D: Cold rolled, annealed,
pickled and passivated
No. 2B: Same as above with
additional pass-through highly
polished rollers
No. 2BA: Bright annealed (BA or
2R) same as above then Bright
annealed under Oxygen-free
atmospheric conditions
No. 3: Coarse abrasive finish
applied mechanically
No. 4: Brushed finish
No. 5: Satin finish
Etc.
39.
40. APPLICATION
industrial equipment
automotive and aerospace
kitchens and food
processing plants
surgical instruments
jewellery and watches
sculpture
building facades and
structures
revolvers and pistols
41.
42. EXAMPLE
The Gateway Arch is clad entirely in stainless steel: 886 tons
(804 metric tonnes) of 0.25 in (6.4 mm) plate, #3 finish,
type 304 stainless steel.
Type 316 stainless is used on the exterior of both the
Petronas Twin Towers and the Jin Mao Building, two of the
world's tallest skyscrapers.
43. BENEFITS OF STAINLESS STEEL
Corrosion resistance
Fire and heat resistance
Hygiene
Aesthetic appearance
Strength-to-weight advantage
Ease of fabrication
Impact resistance
Long term value
44. TYPES OF STAINLESS STEEL
nickel is added, for instance, the austenite structure of
iron is stabilized. This crystal structure makes such steels
non-magnetic and less brittle at low temperatures. For
greater hardness and strength,
carbon is added, greater hardness and strength
When subjected to adequate heat treatment, these steels
are used as razor blades, cutlery, tools, etc.
46. AUSTENITIC
Max. 0.15% carbon, min. of 16% chromium and sufficient nickel,
manganese
composition of 18% chromium and 10% nickel known as 18/10
stainless
Ex. 316L or 304L, are used to avoid corrosion problem caused by
welding
Superaustenitic, high molybdenum content (>6%) and nitrogen
additions, and the higher nickel content
For Kitchen sinks, Doors and Windows, Ovens, Chemical tanks
etc
52. PRECIPITATION-HARDENING
MARTENSITIC
corrosion resistance comparable to austenitic varieties,
but can be precipitation hardened to even higher
strengths than the other martensitic grades.
Ex. 17-4PH, uses about 17% chromium and 4% nickel.
Application: The Lockheed-Martin Joint Strike Fighter
aircraft.
57. STAINLESS STEEL GRADES
100 Series—austenitic
chromium-nickel-manganese
alloys
200 Series—austenitic
chromium-nickel-manganese
alloys
300 Series—austenitic
chromium-nickel alloys
400 Series—ferritic and
martensitic chromium alloys
500 Series—heat-resisting
chromium alloys
600 Series—martensitic
precipitation hardening alloys
Type 2205— the most widely
used duplex
(ferritic/austenitic) stainless
steel grade (excellent
corrosion resistance and high
strength)
58. ALLOYING ELEMENTS SUMMARY Chromium :Forms a passive film with
oxygen that prevent the further diffusion of
oxygen into the surface.Composition needs
to contain at least 10.5% to be a stainless
steel.
Nickel :Increases ductility and toughness.
Increase corrosion resistance to acids.
Additon creates non-magnetic structure.
Molybdenum :Increases pitting and crevice
corrosin resistance. Increase resistance to
chlorides.
Copper :Increase corrosion resistance to
sulfuric acid.
Manganese :Substitute for nickel (200
series).
Titinium/Niobium : Ties up carbon and
prevents inter-granular corrosion in welded
zone of ferritic grades.
Nitrogen :Increase strength and corrosion
resistance in austenitic and duplex grades.
Silicon :Improves resistance to high
temperature scaling.
SulfurUsually kept low excet for "free-
machining" grades.
Carbon : Usually kept low. Used in
martensitic grades to increase strength and
hardness.
60. Cast Iron
a class of ferrous alloys with carbon contents above 2.00 wt
%.
most cast irons contain between 3.0 and 4.5 wt% C and, in
addition, other alloying elements.
For most cast irons, the carbon exists as graphite.
both microstructure and mechanical behavior depend on
composition and heat treatment.
61. Cast irons may often be used in place of steel at
considerable cost savings. The design and production
advantages of cast iron include:
Low tooling and production cost
Good machinability without burring
Ability to cast into complex shapes
Excellent wear resistance and high hardness (particularly white
cast irons)
High inherent damping capabilities
66. Gray Iron
Carbon: 2.5 – 4 wt%
the graphite exists in the
form of flakes (similar to
corn flakes)
The graphite surrounded
by ferrite and pearlite
68. Gray Iron
Properties:
weak and brittle in tension
Strength and ductility are much higher under compressive
loads
very effective in damping vibrational energy
exhibit a high resistance to wear
a high fluidity at casting temperature
70. Very Effective In Damping Vibrational
Energy
Base structures for machines and heavy equipment that are
exposed to vibrations are frequently constructed of this material
76. White Iron
Carbon: 1.8 – 3.6 wt%
Si: 0.5 – 1.9 wt%
Solidification rate must be
high.
extremely hard but also
very brittle.
Excellence resistant to
wear and abrasion.
78. Application
Raw material for malleable
iron
limited to applications that
necessitate a very hard and
wear-resistant surface,
without a high degree of
ductility (rollers in rolling
mills)
79. Malleable Iron
Made by reheating white
iron between 800˚ – 900˚
C
Moderate strenght,
toughness, corrosion
resistance, and uniformity.
Irregular nodular
aggregates called temper
carbon.
84. Alloying Another Element’s Effects
Silicone control the amount of carbon
Manganese increase the hardness and tensile strength of
the iron
Sulfure increase the strength
Phosporus lowering the melting point
85.
86.
87.
88.
89. There are 8 series of wrought alloys. These are designated by a 4 digit
number that may be preceded or followed by letters
A prefix is used to designate the standard AA of the Aluminum
Association or EN AW for the European standard. e.g. EN AW-1050;
The first digit indicates the series of the aluminum.
The second digit indicates alloy modifications of an already existing
alloy.
90. The third and fourth digits have different meanings, depending
on the first one:
For 1xxx series, the 3rd and 4th digits indicate the 0.XX %
of aluminium higher than 99.00%. e.g. Al99.80 → AA 1080
91. For the other series (2xxx to 8xxx) the 3rd and 4th digits
identify a specific alloy without physical significance.
They only serve to differentiate between various alloys.
Note that the 8xxx series is not included in the diagram;
this series contains all alloys with formulations that are
special and fall out of the more standard formulations of
the 1xxx to 7xxx series.
A suffix "A" indicates a national variation of the alloy,
e.g. EN AW-6005A.
96. 5xxx Alloy
Elements
Mg Cr,Mn
strength
good formability,
combined with the
medium strength and
excellent corrosion
resistance
Electrical
resistivity
Reduce
intergranular
corrosion
Used for body parts of
car and ship building
major minor
97. 6xxx Series Alloys
Major Element
Minor
Element
Use For :automotive outer body-panels, railcars, building (doors,
windows, ladders), marine (offshore structures, etc), heating
(brazing sheet).
98. 7xxx Series Alloys
Very strong "heat treatable" alloys
Prone to stress corrosion
Superior strength
Tensile Strengh : ± 570 Mpa
Yield Strengh : ± 505 MPa
Ductility : ± 11 % in 50 mm
Aerospace
Space Exploration
Military
Nuclear applications
Sports attributes
