(28/01~2018) Dalam dunia konstrksi penggunaan baja sudah tidak asing lagi karena hampir semua bangunan konstruksi apalagi bangunan tinggi (high risk building) pasti menggunakan baja untuk memperkuat strukturnya. Baja dapat digunakan sebagai kolom, balok maupun struktur lain yang mengalami pembebanan yang besar.
Besi
ditemukan digunakan pertama kali pada sekitar 1500 SMTahun
1100 SM, Bangsa hittites yang merahasiakan pembuatan tersebut selama 400 tahun
dikuasai oleh bangsa asia barat, pada tahun tersebbut proses peleburan besi
mulai diketahui secara luas.
Tahun 1000 SM, bangsa yunani, mesir, jews, roma,
carhaginians dan asiria juga mempelajari peleburan dan menggunakan besi dalam
kehidupannya. Tahun 800 SM, India berhasil membuat besi setelah di
invansi oleh bangsa arya. Tahun 700 – 600 SM, Cina belajar membuat besi. Tahun 400 – 500 SM, baja sudah ditemukan penggunaannya di eropa. Tahun 250 SM bangsa India menemukan
cara membuat baja. Tahun 1000 M, baja dengan campuran unsur lain ditemukan
pertama kali pada 1000 M pada kekaisaran fatim yang disebut dengan baja
damascus. Tahun 1300 M, rahasia pembuatan baja damaskus hilang. Tahun1700 M, baja kembali diteliti penggunaan dan pembuatannya
di eropa.
kandungan material bijih
besi antara lain :
- Hematite
- Fe2O3 - 70 % iron
- Magnetite
- Fe3O4 - 72 % iron
- Limonite - Fe2O3 + H2O - 50 % to 66 % iron
- Siderite - FeCO3 - 48 % iron
Proses Pemurnian Besi
Prinsip dasarnya adalah Menghilangkan kandungan oksigen dalam
bijih besi.
Cara tradisional
: blomery,
Pada proses ini bijih besi
dibakar dengan charcoal, dimana banyak
mengandung carbon sehingga terjadi pengikatan oksigen, pembakaran tersebut
menghasilkan karbondiokasida dan karbon monoksida yang terlepas ke udara,
sehingga besi murni didapat dan dikeluarkan dari dapur,kekurangnya tidak semua
besi dapat melebur sehingga terbentuk spoge, spoge berisi besi dan silica.
Proses lebih modern adalah dengan blas furnace, blast furnace diisi oleh
bijih besi, charcoal atau coke (coke adalah charcoal yang terbuat dari coal)
dan limestone (CaCO3). Angin secara kencang dan kontinu ditiupkan dari bawah
dapur. Hasil peluburan besi akan berada di bawah, cairan besi yang keluar
ditampung dan disebut dengan pig iron.
Proses pembuatan baja
Baja
diproduksi didalam dapur pengolahan baja dari besi kasar baik padat maupun
cair, besi bekas ( Skrap ) dan beberapa paduan logam. Ada beberapa proses
pembuatan baja antara lain :
1. Proses konvertor
terdiri dari satu tabung yang berbentuk bulat lonjong
dengan menghadap kesamping.
Sistem
kerjanya dipanaskan dengan
kokas sampai ± 1500 0C, kemudian dimiringkan untuk memasukkan bahan
baku baja. (± 1/8 dari volume konvertor)
Udara dengan tekanan 1,5 – 2 atm dihembuskan dari kompresor.
Setelah 20-25 menit konvertor
dijungkirkan untuk mengelaurkan hasilnya.
2. Roses Bassemer (asam)
Lapisan bagian
dalam terbuat dari batu tahan api yang mengandung kwarsa asam atau aksid asam
(SiO2),
Bahan yang diolah besi kasar kelabu cair, CaO tidak ditambahkan sebab dapat
bereaksi dengan SiO2, SiO2 + CaO ---> CaSiO3
3. Proses Thomas (basa)
Lapisan dinding bagian dalam terbuat dari batu tahan api bisa atau
dolomit [ kalsium karbonat dan magnesium (CaCO3 + MgCO3)], besi yang diolah
besi kasar putih yang mengandung P antara 1,7 – 2 %, Mn 1 – 2 % dan Si 0,6-0,8
%. Setelah unsur Mn dan Si terbakar, P membentuk oksida phospor (P2O5), untuk
mengeluarkan besi cair ditambahkan zat kapur (CaO), 3CaO + P2O5 ---> Ca3(PO4)2 (terak cair)
4. Proses Siemens Martin
Menggunakan sistem
regenerator (± 3000 0C.) fungsi dari regenerator adalah :
a. Memanaskan gas dan udara atau
menambah temperatur dapur sebagai Fundamen/ landasan dapur menghemat pemakaian tempat. Bisa digunakan baik besi kelabu
maupun putih,
b. Besi kelabu dinding dalamnya dilapisi batu silika (SiO2),
besi putih
dilapisi dengan batu dolomit (40 % MgCO3 + 60 % CaCO3)
3. Proses Basic Oxygen Furnace
Logam
cair dimasukkan ke ruang baker (dimiringkan lalu ditegakkan)
Oksigen (± 1000) ditiupkan lewat Oxygen Lance ke ruang bakar dengan
kecepatan tinggi. (55 m3 (99,5 %O2) tiap satu
ton muatan) dengan tekanan 1400 kN/m2. Ditambahkan
bubuk kapur (CaO) untuk menurunkan kadar P dan S.
Keuntungan dari BOF adalah:
·
BOF menggunakan O2 murni tanpa Nitrogen
·
Proses
hanya lebih-kurang 50 menit.
·
Tidak perlu tuyer di bagian bawah
·
Phosphor
dan Sulfur dapat terusir dulu daripada karbon
. Biaya operasi murah
4. proses dapur listrik
Temperatur
tinggi dengan menggunkan busur cahaya electrode dan induksi listrik.
Keuntungan :
- Mudah
mencapai temperatur tinggi dalam waktu singkat
- Temperatur dapat
diatur
- Efisiensi termis
dapur tinggi
Cairan besi
terlindungi dari kotoran dan pengaruh lingkungan sehingga kualitasnya baik
Kerugian akibat
penguapan sangat kecil
5. Proses dapur kopel
Mengolah besi kasar kelabu dan besi bekas menjadi
baja atau besi tuang. Proses pemanasan pendahuluan agar bebas dari uap cair.
Bahan bakar(arang kayu dan kokas) dinyalakan selama ± 15 jam.
kokas dan udara dihembuskan dengan kecepatan rendah
hingga kokas mencapai 700 – 800 mm dari dasar tungku. Besi kasar dan
baja bekas kira-kira 10 – 15 % ton/jam dimasukkan.
15 menit baja cair dikeluarkan dari lubang pengeluaran.
Untuk membentuk terak dan menurunkan kadar P dan S
ditambahkan batu kapur (CaCO3) dan akan terurai menjadi:
6. Proses dapur Cawan
Proses
kerja dapur cawan dimulai dengan memasukkan baja bekas dan besi kasar dalam
cawan, kemudian dapur
ditutup rapat.
Kemudian dimasukkan
gas-gas panas yang memanaskan sekeliling cawan dan muatan dalam cawan akan
mencair.
Baja cair tersebut
siap dituang untuk dijadikan baja-baja istimewa dengan menambahkan unsur-unsur
paduan yang diperlukan
Klasifikasi baja
1. Menurut komposisi kimianya:
a. Baja
karbon (carbon steel), dibagi menjadi
tiga yaitu;
·
Baja karbon rendah (low carbon steel) è machine,
machinery dan mild steel
-
0,05 % - 0,30% C.
Sifatnya mudah ditempa dan mudah di
mesin. Penggunaannya:
-
0,05 % - 0,20 % C
: automobile bodies, buildings, pipes,
chains, rivets, screws, nails.
0,20 % - 0,30 % C : gears, shafts, bolts, forgings, bridges,
buildings.
·
Baja karbon
menengah (medium carbon steel)
-
Kekuatan lebih tinggi daripada baja karbon rendah.
Sifatnya
sulit untuk dibengkokkan, dilas, dipotong. Penggunaan:
-
0,30 % - 0,40 % C
: connecting rods, crank pins, axles.
0,40 % - 0,50 % C : car axles, crankshafts, rails, boilers,
auger bits, screwdrivers.
0,50 % - 0,60 % C : hammers dan sledges.
·
Baja karbon
tinggi (high carbon steel) è tool steel
-
Sifatnya
sulit dibengkokkan, dilas dan dipotong. Kandungan 0,60 % - 1,50 % C
Penggunaan
-
screw drivers,
blacksmiths hummers, tables knives, screws, hammers,
vise jaws, knives, drills. tools for turning brass and wood, reamers,
tools for turning hard metals, saws for
cutting steel, wire drawing dies, fine cutters.
b. Baja
paduan (alloy steel)
Tujuan dilakukan penambahan unsur yaitu:
1. Untuk
menaikkan sifat mekanik baja (kekerasan, keliatan, kekuatan tarik dan
sebagainya)
2. Untuk menaikkan sifat mekanik pada
temperatur rendah
3. Untuk
meningkatkan daya tahan terhadap reaksi kimia (oksidasi dan reduksi)
Untuk membuat sifat-sifat spesial
Baja paduan yang diklasifikasikan menurut kadar karbonnya
dibagi menjadi:
1. Low alloy steel,
jika elemen paduannya ≤ 2,5 %
Medium
alloy steel, jika elemen paduannya 2,5 – 10 %
High alloy steel, jika elemen paduannya > 10 %
Selain
itu baja paduan dibagi menjadi dua golongan yaitu baja campuran khusus (special alloy steel) dan high speed
steel.
·
Baja Paduan Khusus (special alloy steel)
Baja jenis
ini mengandung satu atau lebih logam-logam seperti nikel, chromium, manganese,
molybdenum, tungsten dan vanadium. Dengan menambahkan logam tersebut ke dalam
baja maka baja paduan tersebut akan merubah sifat-sifat mekanik dan kimianya seperti menjadi
lebih keras, kuat dan ulet bila dibandingkan terhadap baja karbon (carbon steel).
·
High
Speed Steel (HSS)
è
Self Hardening Steel
Kandungan karbon : 0,70 % - 1,50 %. Penggunaan membuat
alat-alat potong seperti drills, reamers,
countersinks, lathe tool bits dan
milling cutters. Disebut High Speed
Steel karena alat potong yang dibuat dengan material tersebut dapat
dioperasikan dua kali lebih cepat dibanding dengan carbon steel. Sedangkan
harga dari HSS besarnya dua sampai empat kali daripada carbon steel.
Baja Paduan dengan Sifat Khusus
1.
Baja Tahan Karat (Stainless Steel)
Sifatnya
antara lain:
·
Memiliki
daya tahan yang baik terhadap panas, karat dan goresan/gesekan
Tahan
temperature rendah maupun tinggi
·
Memiliki kekuatan besar dengan massa yang kecil
·
Keras,
liat, densitasnya besar dan permukaannya tahan aus
Tahan terhadap
oksidasi
Kuat dan dapat
ditempa
Mudah dibersihkan
Mengkilat dan tampak
menarik
2. High Strength Low Alloy Steel
(HSLS)
Sifat dari HSLA
adalah memiliki tensile strength yang
tinggi, anti bocor, tahan terhadap abrasi, mudah dibentuk, tahan terhadap
korosi, ulet, sifat mampu mesin yang baik dan sifat mampu las yang tinggi
(weldability). Untuk mendapatkan sifat-sifat di atas maka baja ini diproses
secara khusus dengan menambahkan unsur-unsur seperti: tembaga (Cu), nikel (Ni),
Chromium (Cr), Molybdenum (Mo), Vanadium (Va) dan Columbium.
3.
Baja Perkakas (Tool Steel)
Sifat-sifat yang harus dimiliki oleh baja perkakas
adalah tahan pakai, tajam atau mudah diasah, tahan panas, kuat dan ulet.
Kelompok dari tool steel berdasarkan unsur paduan dan
proses pengerjaan panas yang diberikan antara lain:
a. Later hardening atau carbon tool
steel (ditandai dengan tipe W oleh AISI), Shock resisting (Tipe S), memiliki sifat kuat dan ulet dan tahan
terhadap beban kejut dan repeat loading. Banyak dipakai untuk pahat, palu dan
pisau.
Cool work tool steel, diperoleh dengan proses hardening dengan pendinginan yang berbeda-beda.
Tipe O dijelaskan dengan mendinginkan pada minyak sedangkan tipe A dan D
didinginkan di udara.
Hot Work Steel (tipe H),
mula-mula dipanaskan hingga (300 – 500) ºC dan didinginkan perlahan-lahan,
karena baja ini banyak mengandung tungsten dan molybdenum sehingga sifatnya
keras.
High speed steel (tipe T dan M), merupakan hasil paduan baja dengan tungsten dan
molybdenum tanpa dilunakkan. Dengan sifatnya yang tidak mudah tumpul dan tahan
panas tetapi tidak tahan kejut.
b. Campuran
carbon-tungsten (tipe F), sifatnya adalah keras tapi tidak tahan aus dan tidak
cocok untuk beban dinamis serta untuk pemakaian pada temperatur tinggi.
Klasifikasi lain antara lain :
a. Menurut penggunaannya:
·
Baja konstruksi (structural steel), mengandung karbon
kurang dari 0,7 % C.
Baja perkakas (tool steel), mengandung karbon lebih dari 0,7 % C.
b. Baja dengan sifat fisik dan kimia khusus:
·
Baja tahan garam
(acid-resisting steel)
Baja tahan panas (heat resistant steel)
Baja tanpa sisik (non scaling steel)
·
Electric steel
Magnetic steel
Non magnetic
steel
·
Baja tahan pakai
(wear resisting steel)
·
Baja tahan karat/korosi
Dengan
mengkombinasikan dua klasifikasi baja menurut kegunaan dan komposisi kimia maka
diperoleh lima kelompok baja yaitu:
1.
Baja karbon
konstruksi (carbon structural steel)
Baja karbon perkakas (carbon tool steel)
Baja paduan konstruksi (Alloyed structural steel)
Baja paduan perkakas (Alloyed tool steel)
Baja konstruksi paduan tinggi (Highly alloy structural steel)
Selain itu baja juga diklasifisikan
menurut kualitas:
1.
Baja kualitas biasa
Baja
kualitas baik
Baja
kualitas tinggi
(Ok.or.id)
Tidak ada komentar:
Posting Komentar