Besi tuang terbuat dari paduan besi dan karbon. Terdapat tiga jenis besi tuang yang umum digunakan yaitu besi tuang kelabu, besi tuang nodular, dan besi tuang putih, yang memiliki struktur dan sifat yang berbeda akibat perbedaan proses pembuatannya. Standar dan kodifikasi seperti SAE, AISI, dan UNS digunakan untuk mengklasifikasi jenis besi tuang. Kandungan unsur seperti karbon, silikon,

1. Besi Tuang (Cast Iron)
I. Pembuatan Besi Tuang
Besi Tuang terbuat dari besi kasar (pig iron) hasil tanur tinggi dari bijih besi.
Kemudian besi kasar dilebur kembali agar bisa menjadi besi tuang. Peleburan besi tuang
biasanya dilakukan dalam tungku yang sering disebut Kupola.
Bentuk dan konstruksi Kupola tersebut hampir sama dengan konstruksi tanur tinggi
(blast furnace). Bahan baku yang dilebur terdiri dari batang logam besi kasar yang dihasilkan
dari proses tanur tinggi. Bahan baku yang dilebur terdiri dari ingot besi kasar yang dihasilkan
dari proses tanur tinggi, ditambah dengan skrap baja ataupun skrap besi tuang (return scrap).
Disamping itu penambahan bahan-bahan seperti ferosilikon (FeSi) dan feromangan (FeMn)
sering pula dilakukan. Hal ini dimaksudkan untuk menaikkan kembali kadar Si dan Mn
dalam besi tuang karena sebagian dari kedua unsur tersebut biasanya berkurang (hilang)
akibat oksidasi pada saat peleburan.
Bahan bakar yang digunakan adalah kokas dan dimasukkan ke dalam Kupola selang
seling dengan muatan logam. Proses pembakaran terjadi dengan meniupkan udara ke dalam
Kupola dengan menggunakan Blower. Untuk mendapatkan proses peleburan yang baik maka
perbandingan antara muatan logam, bahan bakar dan kebutuhan udara harus dijaga sebaik
mungkin.
Disamping membutuhkan bahan-bahan seperti yang disebutkan diatas, ke dalam
Kupola juga ditambahkan sejumlah batu kapur. Bahan ini dapat membantu pembentukan
terak (slag) yang dapat mengikat kotoran-kotoran sehingga memisahkannya dari besi cair.
Proses peleburan besi tuang dengan Kupola biasanya terjadi secara kontinyu artinya
begitu muatan logam mencair maka langsung mengalir keluar tungku. Logam cair yang
keluar dari Kupola ditampung pada alat perapian depan (forehearth) yang kemudian diangkut
dengan menggunakan ladel untuk dituang ke dalam cetakan. Dengan proses peleburan seperti
itu maka sering kali mempersulit untuk melakukan pengaturan komposisi kimia. Hal ini dapat
mengakibatkan daerah komposisi kimia yang dihasilkan menjadi lebar sehingga memberikan
variasi pula terhadap kualitas produk yang dibuat.
Disamping itu kekurangan lainnya pada proses peleburan dengan Kupola yaitu logam
cair mudah mengalami kontaminasi oleh sulfur atau unsur-unsur lainnya yang disebabkan
oleh bahan bakar kokas. Pengotoran karena sulfur ini dapat menurunkan sifat-sifat besi tuang.

2. Karena kekurangan-kekurangan di atas, maka dewasa ini banyak pabrik pengecoran
menggunakan tungku listrik untuk menggantikan Kupola. Tungku listrik yang banyak
digunakan adalah dari jenis tungku induksi. Bahan baku yang dilebur pada umumnya tidak
menggunakan besi kasar melainkan sebagian besar berupa skrap baja atau skrap besi tuang.
Peleburan dengan tungku ini dapat menghasilkan logam cair dengan komposisi kimia yang
lebih konsisten dengan kadar impuritas yang lebih rendah karena bahan baku yang dilebur
biasanya berupa skrap baja, maka untuk menaikkan kadar karbon agar mencapai kadar yang
sesuai untuk besi tuang biasanya dilakukan dengan memasukkan sejumlah arang kayu ke
dalam tungku. Berikut ini adalah gambar proses peleburan dan penuangan besi tuang
Gambar proses pembuatan besi tuang
Dalam pemakaian di industri, ada tiga jenis besi tuang yang banyak digunakan, yaitu :
besi tuang kelabu (grey cast iron), besi tuang ulet atau besi tuang nodular (nodular cast iron)
dan besi tuang putih (white cast iron). Ketiga jenis besi tuang ini mempunyai komposisi
kimia yang hampir sama yaitu : 2,55 - 3,5 %C, 1-3 %Si, Mn kurang dari 1% sedangkan S dan
P dibatasi antara 0,05-0,10 % (maksimum). Walaupun komposisi kimianya hampir sama,
tetapi karena prosesnya berbeda maka struktur dan sifat-sifat dari ketiga besi tuang tersebut
berbeda.
II. Klasifikasi Besi Tuang
Sebelum kita masuk ke dalam klasifikasi besi tuang, kita harus mengenal tentang
diagram besi tuang. Jika kita sudah mengenal gambar diagram besi tuang, kita bisa mengubah

3. sifat dan struktur besi tuang yang di inginkan. Berikut dibawah ini gambar diagram besi
tuang.
Gambar Diagram Fe3C
1. Besi Tuang Kelabu
Untuk memperoleh besi tuang kelabu kita harus berpangkal pada besi kasar kelabu. Besi
kasar kelabu memiliki kadar silikon yang tinggi (kurang lebih 5,5 sampai 50%) dan kadar
mangan yang rendah. Karena itu pembentukan karbon bebas jadi meningkat. Jadi besi tuang
kelabu setelah didinginkan mengandung grafit. Grafit tersebut terdapat dalam besi-tuang
berupa pelat-pelat tipis. Besi tuang kelabu memperoleh namanya dari bidang patahan yang
berwarna kelabu, yang disebabkan oleh grafit hitam.
Gambar struktur besi tuang kelabu
2. Besi Tuang Putih
Untuk memperoleh besi tuang putih, kita harus berpangkal pada besi kasar putih. Besi
kasar putih itu memiliki kadar silikon yang rendah (kurang lebih 0,5%) dan kadar mangan

4. yang tinggi. Dengan demikian pembentukan sementit digiatkan. Karena kadar silikon yang
sangat rendah hanya terbentuk sementit. Jadi untuk besi tuang putih hanya diagram menstabil
yang penting.
Dengan demikian besi tuang putih setelah didinginkan tediri dari perlit dan sementit.
Besi tuang putih dengan kadar karbon 2.5% sampai 3.6% mengandung banyak sementit.
Dengan adanya kadar yang besar dari sementit yang sangat keras,akan tetapi rapuh itu, besi
tuang putih memperoleh kekerasan sangat besar, akan tetapi kekuatan tarik yang sangat
rendah dan regangan yang sangat kecil
Gambar struktur besi tuang putih
3. Besi Tuang mampu tempa
Untuk memperoleh besi tuang yang dapat di tempa, kita harus berpangkal pada besi
tuang putih. Bahan ini dipanaskan sampai kurang lebih 900 °C dan dibiarkan beberapa hari
pada suhu tersebut. Besi tuang jenis ini dibuat dari besi tuang putih dengan melakukan heat
treatment kembali yang tujuannya menguraikan seluruh gumpalan grafit akan terurai menjadi
matriks ferrit, pearlit, martensit. Besi tuang ini juga mempunyai sifat yang mirip dengan baja

5. Gambar struktur besi tuang mampu tempa
4. Besi Tuang Nodular
Untuk memperoleh besi tuang noduler, kita harus berpangkal pada besi kasar kelabu.
Besi kasar kelabu memiliki kadar silikon yang tinggi (kurang lebih 5,5 sampai 1,5%), dan
kadar mangan rendah. Karena itu pada pendinginan perlahan-lahan pembentukan karbon
bebas akan meningkat. Karena selama fabrikasi dimasukkan magnesium ke dalam bahan,
maka karbon bebas itu terjadi berupa bola. Bola-bola itu dinamakan nodul. Nodul grafit
memberikan pengurangan penampang yang lebih kurang dan tidak menyebabkan pengerjaan
takik.
Besi tuang noduler, setelah pendinginan dan setelah pengerjaan pemijaran terutama
dari ferit, perlit, dan grafit. Karena adanya ferit atau perlit dan karena bentuk nodul grafit
yang sangat menguntungkan, maka besi tuang noduler memiliki kekuatan tarik yang tinggi
dan regangan yang besar.
Gambar struktur besi tuang nodular
III. Standard dan kodifikasi
Terdapat berbagai macam standard dan kodifikasi dalam menentukan jenis besi tuang.
Sbeberapa contohnya :

SAE (Society of Automotive Engineers)

6. 
AISI (American Iron and Steel Institute)

UNS (Unified Numbering System)
1. SAE

Sistem SAE hanya menggunakan nomor - nomor angka.

Angka pertama menunjukkan tanda ‘group Baja´, misal:
1. Unalloy steel 10XX
2. Nickel Steel 23XX
3. Chromiun steel 32XX

Dua angka terakhir, bila penomoran 4 digit atau tiga angka terakhir bila penomoran 5 digit
menunjukkan rata-rata kandungan karbon per-seratus ( % C ), contoh:
1. SAE 1055, artinya Unalloy steel mengandung 0,55 % C
2. SAE 2345, artinya Ni- steel mengandung 0,3 % Ni, 0,45 % C
3. SAE 52100, artinya Cr-steel mengandung 1,45 % Cr, 1,0 C
2. AISI

Bila terdapat huruf didepan angka maka huruf tersebut menunjukkan proses pembuatan
bajanya
1. A = Basic Open-hearth
2. B = Acid Bassemer
3. C = Basic Open-Heath
4. D = Acid Open-Heath
5. E = Electric Furnace
3. UNS

UNS terdiri dari huruf diikuti oleh lima nomor. Sistem ini hanya menunjukkan komposisi
kimia dari metal atau paduannya dan bukan menunjukkan standar atau spesifikasi dari metal
tersebut
F00001-F99999 Cast irons
F10001-F15501 Cast Iron, Gray
F10090-F10920 Cast Iron Welding Filler Metal
F20000-F22400 Cast Iron, Malleable
F22830-F26230 Cast Iron, Pearlitic Malleable
F30000-F36200 Cast Iron, Ductile (Nodular)

7. F41000-F41007 Cast Iron, Gray, Austenitic
F43000- F43030 Cast Iron, Ductile (Nodular),
Austenitic
F45000 F 45009 Cast Iron, White
F47001-F47006 Cast Iron, Corrosion
IV. Pengaruh unsur paduan
Besi Cor terbuat dari paduan besi - karbon - silikon dengan unsur tambahan lainnya.
Seperti halnya bahan campuran yang lainnya, besi cor juga bisa dipengaruhi unsur-unsur
kimia.
Seperti tingginya kadar karbon menyebabkan besi cor bersifat rapuh dan tidak dapat
ditempa. Unsur-unsur paduan yang dimasukan ke dalamnya seperti : karbon, silicon, mangan,
fosfor dan belerang akan berpengaruh besar pada pembentukan sifat fisik/mekaniknya.
Secara detailnya akan dibahas sebagai berikut :
1. Karbon (C)
Besi yang mengandung kadar karbon > 2 % adalah besi cor dan besi cor kelabu (3 - 4
%). Kadar karbon ini tergantung dari jenis besi kasarnya, besi bekas dan yang diserap dari
kokas selama proses peleburan. Sifat fisis logam selain tergantung pada kadar karbon, juga
ditentukan oleh bentuk karbon (grafit)nya. Morfologi grafit tergantung dari laju pendinginan
dan kadar silikon. Kadar silikon yang tinggi memperbesar kemungkinan pembentukan grafit.
Grafit meningkatkan kemampuan permesinan. Kekuatan dan kekerasan besi meningkat
dengan bertambahnya kadar karbon.Bila karbon terikat pada besi tuang sebagai sementit akan
diperoleh besi tuang putih, dan bila karbon terikat sebagai grafit akan diperoleh besi tuang
kelabu
2. Belerang (S)
Belerang sangat merugikan, karena menyebabkan terjadinya lubang-lubang (blow
holes) akibat membentuk ikatan dengan karbon dan menurunkan fluiditas sehingga
mengurangi kemampuan tuang besi cor. Jadi, selama proses peleburan selalu diusahakan
untuk mengikatnya, antara lain dengan menambahkan ferromangan. Setiap kali melebur besi
cor, kadar belerang akan meningkat sebesar 0,03 % yang berasal dari bahan bakar.
3. Fosfor (P)
Bahan ini membuat besi mudah mencair dan bertambah getas. Bila kandungan fosfor
tidak lebih dari 0,3%, besi tuang menjadi kehilangan kekerasannya. Dan tidak mudah

8. dikerjakan. Bila besi yang diinginkan amat halus dan tipis kandungan fosfornya bervariasi
sekitar 1 sampai 1,5%.
4. Silikon (Si)
Silikon bersama-sama dengan besi dalam bentuk massa. Bila kandungan silikon
kurang dari 2,5% menjadi besi bersifat lebih mudah di tuang. Silikon juga mengurangi besar
susut pengerasan maupun menjadikan besi bersifat lunak. Kandungan kadar silikon sampai
3,25 % bersifat menurunkan kekerasan besi. Sebaliknya kelebihan silikon diatas 3,25 % akan
membentuk ikatan yang keras dengan besi, sehingga meningkatkan kekerasan besi. Kadar
silikon menentukan berapa bagian dari karbon terikat dengan besi dan berapa bagian
membentuk grafit (karbon bebas) setelah tercapai keadaan setimbang. Pada benda coran yang
kecil dianjurkan menggunakan kadar silicon yang tinggi dan yang besar dengan kadar yang
lebih rendah. Untuk memperoleh paduan yang tahan asam dan tahan korosi, sebaiknya diberi
kadar silicon 13 - 17 %. Besi tuang kelabu berkadar silicon rendah mudah untuk perlakuan
panas. Silikon yang mungkin hilang selama proses peleburan berkisar ± 10 %.
5. Mangan (Mn)
Mangan merupakan unsur deoksidasi, pemurni sekaligus meningkatkan fluiditas,
kekuatan dan kekerasan besi. Bila kadarnya ditingkatkan, kemungkinan terbentuknya ikatan
kompleks dengan karbon meningkat dan kekerasan besi cor akan naik. Jumlah mangan yang
hilang selama proses peleburan berkisar antara 10-20 %. Kandungan mangan tidak boleh
lebih dari 0,1%.
V. Sifat Mekanis dari Besi Tuang

Keras dan mudah melebur/mencair

Getas sehingga tidak dapat menahan benturan

Temperatur meleleh 1250°

Kekuatan tarik menurun

Regangan menurun

Sangat tahan terhadap karat (jauh lebih baik daripada baja)

Tidak dapat di beri muatan magnit

Tidak dapat disambung dengan las dan paku keling, disambung dengan baut dan sekrup.

Kuat dalam menahan gaya tekan, lemah dalam menahan tarik kuat tekan sekitar 600 Mpa,
kuat tarik 50 Mpa

Menyusut waktu pendinginan/waktu dituang.

Besi tuang hampir bisa dicetak dalam bentuk apa saja.

9. 
Bisa tahan terhadap tekanan yang besar
VI. Kegunaan

Kerangka mesin, seperti mesin bubut, mesin ketam, dan alat pengepres

Psabuk-V dalam motor dan mesin

Besi silinder

Pipa yang menahan tekanan dari luar sangat tinggi

Tutup lubang saluran drainasi dan alat saniter lain

Bagian mesin, blok mesin

Pintu gerbang,tiang lampu

Sendi, rol jembatan.
VII. Masalah dan solusinya
Mengapa Cast Iron jika di Las Sering terjadi retak?
Keretakan pada proses pengelasan Cast Iron, ada beberapa faktor yang saling dukung
mendukung sehingga memudahkan terjadinya Crack.
Faktor utamanya adalah :
1. Chemical Composition : %C = Carbon terlalu tinggi. Unsur C yang tinggi memang
akan menurunkan Titik Lebur baja, antara proses peleburan dan penuangan di cetakan
lebih mudah. Tetapi karena sifatnya yang lunak akan menjadi sumber keretakan di
paduan Besi Cor, apalagi yang C nya berbentuk Flake. %P= Posphor dan %S= Sulfur
Tinggi. Dalam paduan Fe, kadar P dan S tidak boleh lebih besar dari keteentuan.
Karena lebih dari itu akan menyebabkan sumber keretakan. Dalam proses pengecoran,
unsur P dan S sangat diperlukan untuk meningkatkan mampu alir dari cairan besi.
2. Faktor-faktor lain seperti bentuk yang kompleks dan lain tidak banyak berpengaruh,
karena kebanyakan pada proses pengelasan Cast Iron, keretakan terjadi pada daerah
HAZ.
3. Bagaimana pengaruh Oli dll ? Pengotor seperti ini lebih banyak berpengaruh terhadap
terjadinya Porosity pada weld metal.
Untuk menghindari terjadinya keretakan pada cast iron dengan cara sebagai berikut :
1. Gunakan kawat las Nickel.
2. Kontrol heat input dan Cooling rate
3. Sebelum mengelas harus dibersihkan terlebih dulu dari misalnya Oli, cat, dan lain-lain.

10. Pada umumnya Besi Tuang (Cast Iron) mempunyai bentuk yang rumit suatu contoh (PIPE
FITTING, SPROKECT, PUMP, CRANK SHAFT MESIN MOBIL dan beberapa peralatan
yang lain dengan ukuran besar.
Dengan adanya bentuk yang rumit besi tuang tersebut sedikit banyak mempunyai
ketebalan yang tidak seragam hal ini akan mempengaruhi konstraksi tegangan yang terjadi
pada material tersebut dan mudah terjadi retak.
Untuk menghindari timbulnya keretakan pada sebuah besi tuang karena ketegangan
akibat konstraksi tegangan selama pengelasan sering dilakukan dengan memperluas bidang
yang dipanasi dengan PREHEATING untuk menyeimbangkan KONTRAKSI TEGANGAN
dalam hal ini ada metode yang dilakukan dalam preheating :
1. PREHEATING SETEMPAT.Tujuannya untuk menghambat tingkat pendinginan
sambungan las.
2. PREHEATING KESELURUHAN.Mempunyai fungsi untuk melepaskan tegangan
internal yang tersembunyi dan untuk memperlambat pendinginan pengelasan. Hal ini
cocok untuk material yang mempunyai bentuk rumit Seperti RODA GIGI, SPROKET
dsb