Tag: Struktur mikro baja karbon tinggi

Pengertian Klasifikasi Baja Karbon. Berdasarkan kandungan karbonnya, baja dapat diklasifikasikan menjadi baja karbon rendah, baja karbon medium, dan baja karbon tinggi:

Baja Karbon Rendah Low Carbon Steel

Baja karbon rendah memiliki kandungan karbon sedikit lebih tinggi dari pada rata-rata kandungan karbon pada baja karbon, oleh karena itu baja tersebut lebih kuat, tetapi kemampuan regangnya kurang.

Baja karbon rendah banyak diaplikasikan sebagai bahan untuk membuat balok, plat untuk gedung- gedung, jembatan dan kapal kapal.

Komposisi Kimia Baja Karbon Rendah Low Carbon Steel

Adapun komposisi kimia baja karbon rendah secara umum adalah:

Karbon (C) 0.03 %;

Sulfur (S) 0,05 % maks;

Manganese (Mn) 0,7 %;

Fosfor (P) 0,05 % maks;

Silikon (Si) 0,2 %.

Sifat Karakteristik Mekanis Baja Karbon Rendah

Sifat-sifat mekanis dari baja karbon rendah diantaranya adalah:

􀁸 Kekuatan tarik maximum 6,93 x 102 N/mm2

􀁸 Nilai Izod impact 88 joule.

Sifat Mampu Las Weldability Baja Karbon Rendah

Baja karbon rendah pada umumnya mudah dilas dengan berbagai cara pengelasan (proses las). Dalam pengelasan baja karbon rendah ini dapat dilakukan tanpa proses preheating dan postheating, dan dapat dihasilkan dengan baik.

Di dalam baja karbon rendah, tidak cukup karbon untuk membentuk martensite pada pendinginan yang relatif cepat. Oleh karena itu, kecepatan pendinginan tidak terlalu berpengaruh dalam pembentukan struktur martensit yang getas.

Namun demikian,  pendinginan las yang cepat akan meningkatkan pembentukan struktur columnar yang mengakibatkan kehilangan sifat mampu bentuknya dan meningkatkannya tegangan akibat penyusutannya.

Pemanasan awal pada bagian- bagian yang tebal mungkin diperlukan untuk mengurangi kecenderungan-kecenderungan tersebut.

Baja Karbon Medium Medium Carbon Steel

Baja karbon medium mempunyai kandungan Karbon (C) 0,35 % ÷ 0,5 %. Baja karbon rendah termasuk dalam kelompok baja yang memiliki mampu mesin maupun mampu bentuk yang baik.

Baja karbon medium dapat dibentuk dengan mesin dan dapat ditempa secara mudah, tetapi tidak bisa dilas semudah baja konstruksi dan baja struktural.

Penambahan kandungan karbon akan meningkatkan sifat kekuatan tarik yang diiringi dengan berkurangan kemampuan regangannya.

Baja karbon medium ini banyak digunakan apabila yang dipertimbangkan adalah kombinasi antara kekuatan dan kemampuan regang.

Baja karbon sedang banyak diaplikasikan untuk dibuat menjadi shaft dan spindle (poros), crankshaft, axle, gear dan barang-barang tempa untuk komponen – komponen lokomotif.

Komposisi Kimia Baja Karbon Sedang

Komposisi kimia baja karbon sedangan secara umum adalah:

􀁸 Karbon (C) = 0,43 ÷ 0,5 %;

􀁸 Fosfor (P) = 0,05 % maksimum;

􀁸 Manganese (Mn) = 0,06 ÷ 0,09 % ;

􀁸 Sulfur (S) = 0,05 % maksimum ;

􀁸 Silikon (Si) = 0,15 ÷ 0,3 %.

Sifat Karakteristik Baja Karbon Sedang

Setelah dilakukan proses laku panas normalisai pada temperatur 850 0 C, sifat-sifat dari baja karbon sedang adalah sebagai berikut:

􀁸 Kekuatan tarik 6,93 X 102 N/mm2

􀁸 Titik patah 3,85 X 102 N/mm2

􀁸 Regangan 25 %

􀁸 Nilai izod impact 74 Joule.

Sifat Mampu Las Weldability Baja karbon sedang (Medium Carbon Steel).

Baja karbon sedang pada umumnya dapat dilas dengan berbagai proses las dengan hasil yang relative baik. Namun demikian, baja karbon sedang mempunyai kecenderungan untuk terjadi pembentukan struktur martensit yang keras tapi getas/ rapuh pada daerah lasan dan pada daerah daerah pengaruh panas (HAZ).

Oleh karena itu, pada proses pengelasan baja karbon sedang tersebut disarankan untuk dilakukan proses preheating, postheating ataupun kedua- duanya.

Dengan melakukan proses preheating, maka benda kerja yang dilas akan dapat memperlambat proses pendinginannya, yang berarti dapat mengurangi terbentuknya struktur martensit yang keras namun rapuh.

Dengan melakukan proses postheating yaitu proses pemanasan kembali benda kerja yang telah dilas, maka akan hasil las lebih ulet/ liat (ductile).

Baja Karbon Tinggi High Carbon Steel

Baja karbon tinggi memiliki kekuatan tarik, kekerasan dan ketahanan terhadap korosi yang lebih tinggi, tetapi kemampuan regangnya kurang, tidak mudah dilas, dan lebih sulit dibentuk dengan mesin dibandingkan dengan kelompok yang sebelumnya.

Baja karbon tinggi umumnya digunakan pada kondisi tempaan dan pendinginan. Baja yang termasuk dalam kelompok ini digunakan untuk per daun dan spring koil besar (kandungan karbon pada baja yang digunakan untuk spring koil hingga mencapai 1,0%), rel kereta api, ban roda kereta api, dan tali kawat.

Kawat yang digunakan untuk kabel baja didinginkan sampai kekuatan tariknya mencapai 11 sampai 20 x 102 N/mm2.

Komposisi Kimia Baja Karbon Tinggi High Carbon Steel

Baja karbon tinggi secara umum memiliki komposisi kimia seperti berikut

Karbon (C) 0,6 % ;

Fosfor (P) 0,05 %;

Silikon (Si) 0,2 %.

Dua jenis baja yang diproduksi secara lokal untuk kelompok ini adalah :

􀁸 S 1058 dengan kandungan Karbon (C) 0,56 – 0,63 %.

􀁸 S 1067 dengan kandungan Karbon (C) 0,63 – 0, 73 %.

Sifat Mampu Las Weldability Baja Karbon Tinggi

Baja karbon tinggi  memiliki mampu las yang rendah. Baja karbon tinggi  sangat sulit untuk dilas dan memiliki kemungkinan terjadi retak cukup besar. Dalam pengelasan high carbon steel disarankan menggunakan kawat las/ elektroda low hydrogen.

Pada pengelasan baja high carbon disarankan melakukan preheating dan melakukan postheating / tempering. Baiknnya pengelasan baja tersebut dilakukan dengan memakai kawat las/ elektrode austenitic stainless steel untuk mendapatkan hasil yang mempunyai sifat ulet/liat pada sambungan las.

Bagaimanapun juga, pada daerah pengaruh panas (heat affected zona HAZ) tetap akan menjadi keras dan getas, karena adanya pengaruh panas dan pengaruh pendinginannya.

Karbon Ekuivalen, Carbon Equivalent

Untuk mengetahui sulit atau tidaknya baja karbon tinggi yang akan dilas dapat dilihat dari karbon equivalentnya. Tetapi bentuk ketebalan benda kerja juga perlu diperhatikan, karena ada kaitannya dengan panas yang harus diberikan dan kecepatan pendinginan setelah pengelasan.

Besar Carbon Equivalent dapat dihitung sebagai berikut:

\mathrm{CE = C + \frac{Mn}{6}+\frac{Mo}{4}+\frac{Cr}{5}}

Baja dengan nilai karbon ekuivalen CE < 0,40 %. Pengelasannya tanpa harus melakukan preheating dan postheating namun menggunakan kawat las/elektroda low hydrogen. Namun, bagaimanapun juga weldability baja karbon tinggi tergantung dari ketebalan benda kerja yang las.

Baja dengan nilia karbon ekuivalen CE > 0,40 %. Pengelasannya membutuhkan cara-cara khusus, selain melakukan proses preheating, perlu juga postheating ataupun kedua dari proses pemanasan tersebut.

Struktur Baja Karbon.

Struktur yang dimiliki oleh baja sangat ditentukan oleh kandungan karbonya. Pada baja karbon rendah, struktur didominasi oleh ferit dan diikuti oleh sedikit perlit.

Pada baja karbon tinggi struktur didominnasi oleh perlit dengan sedikit sementit. Sedangkan pada baja karbon sedang, struktur baja terdiri dari ferit dan pearlit dengan perbandingannya tergantung pada kandungan karbonnya. Semakin tinggi karbon semakin banyak perlitnya.

Gambar di bawah menunjukkan struktur mikro dari baja karbon rendah, sedang dan tinggi.

Struktur mikro hasil pengamatan metalografi dengan mikroskop optic pada pembesaran 100x dengan jelas menunjukkan perbedaan dari baja karbon rendah dengan baja karbon medium dan tinggi.

Yang paling tampak bedanya adalah jumlah dari struktur pelit (struktur dengan warna gelap). Stuktur perlit merupakan struktur yang terdiri dari fasa ferit dan carbide (sementit) dalam satu butiran.

Baja dengan kandungan karbon yang lebih tinggi ditunjukkan dengan perlit yang lebih dominan. Pada Fotomikro hasil pengamatan metalografi ditunjukkan oleh struktur yang berwarna gelapnya relatif lebih banyak.

Ringkasan Rangkuman

Baja karbon rendah adalah baja yang memiliki kandungan karbon antara  0,1 sampai 0,3 persen.

Baja karbon Medium adalah baja yang memiliki kandungan karbon antara  0,3 sampai 0,85 persen.

Baja karbon tinggi adalah baja yang memiliki kandungan karbon antara  0,85 sampai 1,3 persen.

Struktur yang dimiliki oleh baja sangat ditentukan oleh kandungan karbonya. Pada baja karbon rendah, struktur didominasi oleh ferit dan diikuti oleh sedikit perlit.

Pada baja karbon tinggi struktur didominnasi oleh perlit dengan sedikit sementit. Sedangkan pada baja karbon sedang, struktur baja terdiri dari ferit dan pearlit dengan perbandingannya tergantung pada kandungan karbonnya. Semakin tinggi karbon semakin banyak perlitnya.

Pustaka:

1. ASM Handbook, 1992, “ Metallography And Microstructures”, Volume 9, American Society For Metal,
2. Thelning, K. E., 1984, “Steel And Its Heat treatment”, Second Edition, Butterworth.
3. Kata dalam artikel, 2019, “Pengertian Baja Karbon dan Jenis Baja Karbon serta Komposisi Baja Karbon.
4. Ardra.Biz, dalam artikel, 2019, ” Pengertian Baja Karbon Rendah dan Kandungan baja karbon rendah serta Struktur mikro baja karbon rendah.
5. Ardra.Biz, dalam artikel, 2019, “Pengertian Baja Karbon Medium dengan Kandungan Baja Karbon Medium dan Struktur mikro baja karbon medium.
6. Ardra.Biz, dalam artikel, 2019, “Pengertian Baja Karbon Tinggi dengan Komposisi Baja Karbon Tinggi dan Struktur mikro baja karbon tinggi serta Struktur Baja Karbon,