Aloi Logam Ferrous: Baja dan Besi

Baik, berikut adalah catatan studi berdasarkan teks yang diberikan:

Aloi Logam Ferrous

• Baja dan besi adalah jenis utama aloi logam ferrous.
• Pembuatan aloi logam ferrous lebih besar karena besi sebagai konstituen utamanya.

Baja

• Baja adalah material yang terdiri dari Fe (besi) sebagai logam dasar dengan penambahan C (karbon) hingga 2%.
• Karbon adalah elemen paduan yang paling penting dalam baja.
• Elemen yang berbeda ditambahkan ke baja untuk memberikan sifat yang berbeda.
• Pengotor dalam baja termasuk Si, P, S, Mn, tetapi tidak dapat dihilangkan.
• Elemen paduan seperti Cr, Ni, dan Mo sengaja ditambahkan.

Klasifikasi Baja

• Baja dibagi menjadi baja paduan rendah dan baja paduan tinggi.
• Berdasarkan kandungan karbon, baja biasa (plain steel) dibagi menjadi rendah karbon, menengah karbon, dan tinggi karbon.

Perbedaan antara Baja dan Besi

• Kandungan karbon dalam baja <2%, sedangkan pada besi >2%.
• Ketika dipukul, baja akan mengeluarkan bunyi nyaring, sedangkan besi tidak.
• Karbon dalam baja terikat/larut membentuk fasa alpha/Fe3C lamel, sementara karbon dalam besi bebas sebagai grafit.
• Temperatur lebur baja > 1550°C, temperatur lebur besi 1300-1400°C.
• Baja memiliki daktilitas tinggi, sedangkan besi memiliki daktilitas rendah.
• Baja bisa ditempa, besi tidak bisa ditempa.
• Geram (parutan) baja panjang, geram besi pendek/putus.
• Bunga api baja sedikit, bunga api besi banyak.

Baja Karbon Biasa (Plain Carbon Steel)

• Baja ini dikelompokkan berdasarkan persentase kandungan karbon per beratnya.
• Semakin tinggi kandungan karbon, semakin besar kekerasan, kekuatan, dan ketahanan aus setelah perlakuan panas.
• Mengandung 1,5% C maks, 1,65% Mn maks, 0,60% Si maks, 0,60% Cu maks, dan 0,05% S dan P maks.
• Penunjukan SAE (Society of Automotive Engineers) & AISI (American Iron and Steel Institute) untuk baja ini adalah angka empat digit.
• Dua angka pertama menunjukkan kandungan paduan, dua angka terakhir menunjukkan persentase berat karbon dikalikan 100.

Baja Karbon Rendah (Low Carbon Steel)

• Mengandung maksimal 0,25 persen karbon.
• Baja karbon rendah bersifat lunak dan lemah, tetapi memiliki daktilitas dan ketangguhan yang sangat baik.
• Mudah dimesin, dibentuk, dan dilas.
• Lebih murah, tetapi kurang kuat.
• Kekerasan permukaan dapat ditingkatkan dengan karburisasi.
• Diproduksi dalam jumlah terbesar daripada paduan lainnya.
• Aplikasi umum: bentuk struktural, kaleng, komponen tubuh mobil, bangunan, paku, sekrup, pipa, panel, lembaran, kawat.

Baja Karbon Menengah (Medium Carbon Steel)

• Memiliki kandungan karbon antara 0,25% - 0,65%.
• Kurang daktil dari baja karbon rendah.
• Kekuatannya dapat ditingkatkan dengan perlakuan panas.
• Baja karbon menengah adalah yang paling serbaguna dari semua baja karbon biasa dan digunakan untuk berbagai aplikasi.
• Lebih kuat dari baja karbon rendah.
• Aplikasi umum: rel kereta api & roda, gigi, poros engkol, poros pinion planet, struts, dan ujung batang pengikat, peralatan pertambangan, crane, alat-alat kebun, baja struktural.

Baja Karbon Tinggi (High Carbon Steel)

• Mengandung antara 0,60% - 1,0% C.
• Mikrostruktur terdiri dari pearlite + cementite (Fe3C), yang merupakan baja karbon terkuat dan terkeras, dan daktilitasnya sangat terbatas, getas.
• Memiliki ketahanan aus yang sangat tinggi, dan mampu mempertahankan tepi tajam.
• Lebih mahal untuk dibuat dan memiliki kemampuan bentuk dan kemampuan las yang buruk.
• Aplikasi: alat baja, die, pisau pemotong.

Baja Stainless

• Nama ini berasal dari ketahanannya yang tinggi terhadap korosi, yaitu tahan karat.
• Sangat tahan terhadap korosi (karatan) di berbagai lingkungan, ditambahkan minimal 12% Cr bersama dengan Ni dan Mo.
• Kromium (Cr) membentuk lapisan oksida permukaan yang melindungi logam dari korosi lebih lanjut, ketahanan korosi juga dapat ditingkatkan dengan penambahan Ni dan Mo.
• Berdasarkan konstituen fasa mikrostruktur: martensit, feritik, atau austenitik.

Baja Stainless Feritik (Ferritic Stainless Steel)

• Mikrostrukturnya sebagian besar tetap sebagai ferit pada kondisi perlakuan panas normal.
• Aloi Fe-Cr mengandung 12 - 30% kromium dan sejumlah karbon terbatas.
• Daktilitas rendah, sensitif terhadap kerusakan permukaan, dan memiliki kemampuan las yang buruk.

Baja Stainless Austenitik (Austenitic Stainless Steel)

• Struktur mereka tetap austenitik pada semua temperatur perlakuan panas normal.
• Paduan Fe-Cr-Ni mengandung 16-25% Cr dan 7-20% Ni.
• Baja tahan karat austenitik yang paling umum adalah tipe 304, yang mengandung 18% Cr dan 8% Ni dan disebut sebagai baja tahan karat 18-8.
• Baja tahan karat austenitik populer terutama karena ketahanan korosi dan kemampuan bentuknya yang tinggi.

Baja Stainless Martensitik (Martensitic Stainless Steel)

• Aloi besi-kromium mengandung 12-17% Cr.
• Dibandingkan dengan baja tahan karat feritik, baja tahan karat martensitik mengandung jumlah karbon yang lebih besar.
• Baja tahan karat martensit digunakan terutama dalam aplikasi yang membutuhkan kekerasan tinggi.

Baja Alat (Tool Steels)

• Berbagai baja karbon dan paduan yang sangat cocok untuk dibuat menjadi alat.
• Memiliki kekerasan tinggi, ketahanan terhadap abrasi dan deformasi
• Memiliki ketahanan pada temperatur tinggi.
• Elemen paduan termasuk karbon (C), kromium (Cr), vanadium (V), molibdenum (Mo), dan tungsten (W).
• Klasifikasi baja perkakas termasuk baja tahan kejut, baja kerja dingin, baja kecepatan tinggi, baja kerja panas, baja cetakan, dan baja tujuan khusus.

Baja Kecepatan Tinggi (High Speed Steels)

• Baja kecepatan tinggi (HSS atau HS) adalah bagian dari baja perkakas, yang biasa digunakan pada mata alat dan alat pemotong.
• Baja kecepatan tinggi unggul dari alat baja karbon tinggi yang lebih tua yang digunakan secara ekstensif hingga tahun 1940-an karena dapat menahan temperatur yang lebih tinggi tanpa kehilangan tempernya (kekerasan).
• Sering digunakan pada bilah gergaji mesin dan mata bor.
• Jenis: Seri M = Molibdenum, Seri T = Tungsten.

Baja Kerja Panas (Hot Work Steels)

• Baja perkakas kelompok-H dikembangkan secara khusus untuk menjaga kekuatan dan kekerasan saat terpapar temperatur tinggi yang berkepanjangan.
• Digunakan untuk memotong atau membentuk material pada temperatur tinggi.
• Tipe: H1 hingga H19 didasarkan pada kandungan kromium 5%; H20 hingga H39 didasarkan pada kandungan tungsten 9-18% dan kandungan kromium 3-4%; H40 hingga H59 berbahan dasar molibdenum

Baja Kerja Dingin (Cold Work Steels)

• Baja dalam kelompok tersebut memiliki kemampuan pengerasan yang tinggi (high hardenability) dan ketahanan aus, dengan ketangguhan rata-rata.
• Digunakan dalam produksi bagian yang lebih besar atau komponen yang memiliki kebutuhan distorsi minimum ketika dikeraskan.
• Jenis: Seri A = pengerasan Udara, Seri O = pengerasan Minyak, Seri D = Karbon Tinggi- Kromium.

Shock Resisting Steels

• Dirancang untuk menahan goncangan pada temperatur rendah dan tinggi.
• Memiliki ketangguhan benturan yang sangat tinggi dan ketahanan abrasi yang relatif rendah.
• Contoh penggunaannya adalah dalam produksi mata bor jackhammer.

Mold Steel

• Baja perkakas tipe P pendek untuk baja cetakan plastik.
• Baja tipe P dirancang untuk memenuhi persyaratan die casting seng dan cetakan injeksi plastik
• Jenis baja umum seperti P20, 420 dll

Special Purpose Steel

• Baja perkakas tipe-L pendek untuk baja perkakas tujuan khusus paduan rendah, L6 sangat tangguh.
• Baja perkakas tipe-L digunakan dalam pegas, bantalan, bagian chuck atau rol.