pemilihan bahan dan proses

1. Dari Diagram Fasa Fe-C
 BAJA KARBON (CARBON STEEL)
 Paduan Fe-C, dengan maksimum 2.14% C
 BESI COR (CAST IRON)
 Paduan Fe-C, % C > 2.14%; lazimnya 3%C
2 MATERIAL:

2. Diagram Fasa Fe-C

3. Fe3C-proeutektoid (sementit proeutektoid)
α + Fe3C (perlit)α-proeutektoid(ferit)
Baja, 0,38%C
Baja, 1,4%C

4. Klasifikasi Baja
BAJA
(Steel)
Baja karbon rendah
(low carbon steel)
BAJA PADUAN
(Alloy Steel)
BAJA KARBON
(Carbon Steel)
Baja karbon medium
(medium carbon steel)
Baja paduan rendah
(low alloy steel)
Baja paduan tinggi
(high alloy steel)
Baja karbon tinggi
(high carbon steel)

5. Baja karbon rendah
 kandungan karbonnya < 0,25%C
 tidak responsif terhadap perlakuan panas
yang bertujuan membentuk martensit
 metode penguatannya dengan “Cold Working”
 struktur mikronya terdiri ferit dan perlit
 relatif lunak dan lemah
 ulet dan tangguh
 mampu mesin dan mampu lasnya baik
 murah
Aplikasi :
 bodi mobil,bentuk struktur (profil I, L, C, H),
pipa saluran

6. Baja karbon rendah
 kandungan karbonnya < 0,25%C
 tidak responsif terhadap perlakuan panas
yang bertujuan membentuk martensit
 metode penguatannya dengan “Cold Working”
 struktur mikronya terdiri ferit dan perlit
 relatif lunak dan lemah
 ulet dan tangguh
 mampu mesin dan mampu lasnya baik
 murah
Aplikasi :
 bodi mobil,bentuk struktur (profil I, L, C, H),
pipa saluran

7. Pengerjaan logam berdasar temperatur
1. Pengerjaan Dingin (Cold Working)
 Proses pengerjaan logam pada
temperatur dibawah temperatur
rekristalisasi
wire drawing, tube drawing, deep
drawing, cold rolling
2. Pengerjaan Panas (Hot Working)
 Proses pengerjaan logam di atas
temperatur rekristalisasi
Hot rolling, forging, extrusion
T rekristalisasi = 0,5 Tm (Kelvin)

8. Cold Working
Wire drawing
Tube drawing

9. Cold Working
Deep drawing

10. Cold Working
Stretch forming
Spinning

11. COLD WORKING
Karakter cold working:
 Permukaan halus
 Ketepatan dimensi sangat tinggi
 Perlu energi besar
 Deformasi yang diberikan terbatas
 Biasa dipakai untuk membuat baja
lembaran

12. Pengaruh temperatur annealing

13. Pengaruh cold working on TR

14. MECHANISMS OF STRENGTHENING IN METALS
Mekanisme penguatan logam:
A. Strengthening by grain size reduction
B. Solid-solution strengthening
C. Strain Hardening = cold working
D. Precipitation Hardening
E. Dispersion Strengthening
F. Strengthening by martensitic structure

15. Strengthening by grain size reduction

16. Pengaruh ukuran butiran thd kekuatan luluh
Hall-Petch equation
σy = yield strength
σ0 dan d = konstanta bahan

17. Solid-solution strengthening

18. Solid-solution strengthening

19. STRAIN HARDENING/COLD WORKING

20. STRAIN HARDENING/COLD WORKING

21. STRAIN HARDENING/COLD WORKING

22. Hot Working
Rolling
Forging
Extrusion

23. Produk Hot Rolling
150 mm
150 mm
250 mm
40 mm

24. Hot Working
Proses pengerjaan pada logam dimana
temperatur pengerjaannya di atas
temperatur rekristalisasi
Karakter hot working:
 Permukaan kasar (oksidasi)
 Ketepatan dimensi kurang
 Perlu energi kecil
 Deformasi yang diberikan besar

25. Baja karbon medium
 kandungan karbonnya: 0,25 - 0,6%C
 dapat dinaikkan sifat mekaniknya melalui
perlakuan panas austenitizing, quenching,
dan tempering
 banyak dipakai dalam kondisi hasil tempering
sehingga struktur mikronya martensit
 lebih kuat dari baja karbon rendah
Aplikasi :
 poros, roda gigi, crankshaft

26. Baja karbon medium
Gear / Roda gigi
Gear / Roda gigi
Crankshaft

27. Baja karbon tinggi
 kandungan karbonnya: 0,6 < % C ≤ 2.14
 dapat dinaikkan sifat mekaniknya melalui
perlakuan panas austenitizing, quenching,
dan tempering
 banyak dipakai dalam kondisi hasil tempering
sehingga struktur mikronya martensit
 paling keras, paling kuat, paling getas di
antara baja karbon lainnya
 tahan aus
Aplikasi :
 pegas, pisau cukur, kawat kekuatan tinggi,
rel kereta api,perkakas potong, dies

28. BAJA PADUAN
Baja yang selain terdiri Fe dan C juga
mengandung unsur-unsur paduan lainnya
+ Unsur paduan  mendapatkan sifat sesuai
keinginan
Unsur paduan  Mn, Cr, Mo, Ni, dll
 Baja paduan rendah (low alloy steel)
 Baja paduan tinggi (high alloy steel)

29. Baja paduan rendah
 jumlah unsur paduan < 10%
 memiliki kadar karbon sama seperti baja
karbon, tetapi ada sedikit unsur paduan
 dengan penambahan unsur paduan, kekuatan
dapat dinaikkan tanpa mengurangi
keuletannya, kekuatan fatik, dan daya tahan
terhadap korosi, aus, dan panas lebih baik
Aplikasi :
 kapal, jembatan, roda kereta api, ketel uap,
tangki gas

30. Baja paduan tinggi
 Jumlah unsur paduannya lebih besar 10%
 Baja tahan karat (stainless steel)
 Baja Perkakas (tool steel)
 Baja Mangan (manganese steel/hadfield
steel)

31. Baja tahan karat
 Cr >
11%
 Baja tahan karat feritik (ferritic stainless
steel)
 Baja tahan karat austenitik (austenitic
stainless steel)
 Baja tahan karat martensitik (martensitic
stainless steel)
 Baja tahan karat duplex

32. Baja tahan karat feritik
 unsur paduan utama; Fe, Cr
 struktur mikro terdiri fasa ferit (α) bcc
 non heat treatable (tidak mampu
diperlakukan panas)
 dapat diperkeras dan diperkuat dengan
cold working
 bersifat magnetik
Aplikasi  cetakan gelas, valve pada suhu
tinggi, garpu, ruang pembakaran
Contoh  AISI 409 dan AISI 446

33. Baja tahan karat austenitik
 unsur paduan utama; Fe, Cr, Ni ( Cr>16%, Ni >
3,5%, ada Mn)
 struktur mikro terdiri fasa austenit
 non heat treatable (tidak mampu diperlakukan
panas)
 dapat diperkeras dan diperkuat dengan cold
working
 tidak bersifat magnetik
 ketahanan korosinya paling baik
 paling banyak diproduksi
Aplikasi  bejana cryogenic, peralatan proses
industri makanan dan kimia
Contoh  AISI 304 dan AISI 316L

34. Baja tahan karat martensitik
 unsur paduan utama; Fe, Cr
 struktur mikro terdiri fasa martensit
 dapat diperkeras dan diperkuat
dengan perlakuan panas
 bersifat magnetik
Aplikasi  bearing, surgical tools
Contoh  AISI 410 dan AISI 440A

35. Baja tahan karat martensitik
Bearing / bantalan / laher

36. Baja tahan karat duplex
 disebut juga precipitation hardenable
stainless steel
 Unsur paduan utama; Fe, Cr, Ni, Al, Mn
 struktur mikro terdiri fasa campuran (ferit
+ martensit atau ferit + austenit)
 bertambah keras karena terjadi
transformasi fasa dari austenit menjadi
fasa kedua
Aplikasi  baja pegas, bejana tekan
Contoh  AISI 17-7PH

37. Baja tahan karat

38. Baja perkakas (tool steel)
A. Tool steel tipe W  baja perkakas yang
dikeraskan dengan pencelupan dalam air
B. Tool steel tipe To  baja perkakas yang
dikeraskan dengan pencelupan dalam oli
C. Tool steel tipe A  baja perkakas yang
dikeraskan dalam pendinginan udara bebas
Aplikasi  cutting tools, dies
Contoh  High Speed Steel

39. Cutting Tools

40. Baja Mangan
 ≥ 13% Mn; ≥ 1% C
 pada suhu kamar struktur mikronya
austenit (γ)
 sangat keras, jika dideformasi semakin
bertambah keras (austenit  martensit)
Aplikasi:
 mangkuk pengeruk pada alat
berat
 teralis penjara
 frog rel kereta api

41. Standard penamaan baja
 Standar Jerman (DIN)
 Standar Jepang (JIS)
 Standar Amerika (AISI; SAE)
 Standar Jerman (DIN)
St-37: baja dengan kekuatan
tarik minimum 37 kg/mm2
C45: baja dengan 0,45%C

42. Standard penamaan baja
 Standar Jepang (JIS)
S45C: baja dengan 0,45%C
 Standar Amerika
SAE : Society of Automotive Engineers
AISI : American Iron and Steel Institute
SAE  XX XX
AISI
jenis baja paduan utama
%C
ASTM: American Society for Testing and Materials