klasifikasi baja

KLASIFIKASI BAJA PADUAN


1. Berdasarkan persentase paduannya
a. Baja paduan rendah
Bila jumlah unsur tambahan selain karbon lebih kecil dari 8% (menurut Degarmo. Sumber lain, misalnya Smith dan Hashemi menyebutkan 4%), misalnya : suatu baja terdiri atas 1,35%C; 0,35%Si; 0,5%Mn; 0,03%P; 0,03%S; 0,75%Cr; 4,5%W [Dalam hal ini 6,06%<8%]>
b. Baja paduan tinggi
Bila jumlah unsur tambahan selain karban lebih dari atau sama dengan 8% (atau 4% menurut Smith dan Hashemi), misalnya : baja HSS (High Speed Steel) atau SKH 53 (JIS) atau M3-1 (AISI) mempunyai kandungan unsur : 1,25%C; 4,5%Cr; 6,2%Mo; 6,7%W; 3,3%V.
Sumber lain menyebutkan:
a. Low alloy steel (baja paduan rendah), jika elemen paduannya ≤ 2,5 %
b. Medium alloy steel (baja paduan sedang), jika elemen paduannya 2,5 – 10 %
c. High alloy steel (baja paduan tinggi), jika elemen paduannya > 10 %

2. Berdasarkan jumlah komponennya:
a. Baja tiga komponen
Terdiri satu unsur pemadu dalam penambahan Fe dan C.
b. Baja empat komponen atau lebih
Terdiri dua unsur atau lebih pemadu dalam penambahan Fe dan C. Sebagai contoh baja paduan yang terdiri: 0,35% C, 1% Cr,3% Ni dan 1% Mo.

3. Berdasarkan strukturnya:
a. Baja pearlit (sorbit dan troostit)
Unsur-unsur paduan relatif kecil maximum 5% Baja ini mampu dimesin, sifat mekaniknya meningkat oleh heat treatment (hardening &tempering)
b. Baja martensit
Unsur pemadunya lebih dari 5 %, sangat keras dan sukar dimesin
c. Baja austenit
Terdiri dari 10 – 30% unsur pemadu tertentu (Ni, Mn atau CO) Misalnya : Baja tahan karat (Stainless steel), nonmagnetic dan baja tahan panas (heat resistant steel).
d. Baja ferrit
Terdiri dari sejumlah besar unsur pemadu (Cr, W atau Si) tetapi karbonnya rendah. Tidak dapat dikeraskan.
e. Karbid atau ledeburit
Terdiri sejumlah karbon dan unsur-unsur pembentuk karbid (Cr, W, Mn, Ti, Zr).


4. Berdasarkan penggunaan dan sifat-sifatnya
a. Baja konstruksi (structural steel)
Dibedakan lagi menjadi tiga golongan tergantung persentase unsur pemadunya, yaitu baja paduan rendah (maksimum 2 %), baja paduan menengah (2- 5 %), baja paduan tinggi (lebih dari 5 %). Sesudah di-heat treatment baja jenis ini sifat-sifat mekaniknya lebih baik dari pada baja karbon biasa.
b. Baja perkakas (tool steel)
Dipakai untuk alat-alat potong, komposisinya tergantung bahan dan tebal benda yang dipotong/disayat,kecepatan potong, suhu kerja. Baja paduan jenis ini dibedakan lagi menjadi dua golongan, yaitu baja perkakas paduan rendah (kekerasannya tak berubah hingga pada suhu 250 °C) dan baja perkakas paduan tinggi (kekerasannya tak berubah hingga pada suhu 600°C). Biasanya terdiri dari 0,8% C, 18% W, 4% Cr, dan 1% V, atau terdiri dari 0,9% C, 9 W, 4% Cr dan 2-2,5% V.




c. Baja dengan sifat fisik khusus
Dibedakan lagi menjadi tiga golongan, yaitu baja tahan karat (mengandung 0,1-0,45% C dan 12-14% Cr), baja tahan panas (yang mengandung 12-14% Cr tahan hingga suhu 750-800oC, sementara yang mengandung 15-17% Cr tahan hingga suhu 850-1000oC), dan baja tahan pakai pada suhu tinggi (ada yang terdiri dari 23-27% Cr, 18-21% Ni, 2-3% Si, ada yang terdiri dari 13-15% Cr, 13-15% Ni, yang lainnya terdiri dari 2-2,7% W, 0,25-0,4% Mo, 0,4-0,5% C).

d. Baja paduan istimewa
Baja paduan istimewa lainnya terdiri 35-44% Ni dan 0,35% C,memiliki koefisien muai yang rendah yaitu :
• Invar : memiliki koefisien muai sama dengan nol pada suhu 0 – 100 °C, digunakan untuk alat ukur presisi.
• Platinite : memiliki koefisien muai seperti glass, sebagai pengganti platina.
• Elinvar : memiliki modulus elastisitet tak berubah pada suhu 50°C sampai 100°C. Digunakan untuk pegas arloji dan berbagai alat ukur fisika.

e. Baja Paduan dengan Sifat Khusus
• 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
• High Strength Low Alloy Steel (HSLA)
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.
• 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:
– 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.
– Campuran carbon-tungsten (tipe F), sifatnya adalah keras tapi tidak tahan aus dan tidak cocok untuk beban dinamis serta untuk pemakaian pada temperatur tinggi.

5. 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
c. Dengan mengkombinasikan dua klasifikasi baja menurut kegunaan dan komposisi kimia maka diperoleh lima kelompok baja yaitu:
• 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)
d. Selain itu baja juga diklasifisikan menurut kualitas:
• Baja kualitas biasa
• Baja kualitas baik
• Baja kualitas tinggi

B. SIFAT-SIFAT TEKNIS BAHAN
a) Sifat Mekanis Baja Paduan
Baja paduan merupakan campuran dari baja dan beberapa jenis logam lainnya dengan tujuan untuk memperbaiki sifat baja karon yang relatif mudah berkarat dan getas bila kadar karbonnya tinggi. Selain itu, penambahan unsur paduan juga bertujuan untuk memperbaiki sifat mekanik diantaranya:


• Kekuatan
Kekuatan merupakan kemampuan suatu bahan untuk menahan perubahan bentuk di bawah tekanan. Penambahan logam (Ni, Cr, Molibdenum) dengan komposisi sesuai akan menambah kekuatan baja, sebab Ni dan Cr yang ditambahkan akan masuk ke susunan atom dan menggantikan berapa atom C. Penambahan tersebut dapat meningkatkan kekuatan sampai lima kali lipat.
• Elasisitas
Elastisitas adalah kemampuan suatu bahan unuk kembali ke bentuk semula setelah pembebanan ditiadakan atau dilepas. Modulus elastisitas merupakan indikator dari sifat elastis. Adanya penambahan logam pada baja akan meningkatkan kemampuan elastisitasnya dengan nilai modulus elastisitas yang lebih besar dari sebelumnya. Berikut beberapa logam dan nilai modulus elastisitasnya jika ditambahkan pada baja:
• Batas mulur (Plastisitas)
Plastisitas adalah kemampuan suatu bahan untukberubah bentuk secara permanen setelah diberi beban. Logam yang ditambahkan berupa nikel, vanadium, titanium, tungsten, chrome dsb akan meningkatkan nilai batas mulur. Hal tersebut disebabkan dengan penambahan logam yang memiliki batas mulur tinggi akan menghasilkan baja paduan yang batas mulurnya tinggi pula.
• Kekuatan Tarik
Kekuatan tarik adalah kemampuan suatu material untuk menahan tarikan dua gaya yang saling berlawanan arah dan segaris. Logam Ni dan Cr merupakan bahan yang biasa ditambahankan untuk meningkatkan kemampuan menahan tariakan, selain sebagai penambah kekutan tekan.


• Keuletan
Keuletan adalah kemampuan suatu material untuk diregang atau ditekuk secara permanent tanpa mengakibatkan pecah atau patah. Baja dengan kandungan karbon rendah memiliki keuletan yang tinggi, sehingga dengan paduan logam lain kadar karbonnya akan turun. Selain itu, kandungan fosfor pada baja paduan yang rendah akan meningkatkan keuletannya.
• Tahan aus
Tahan aus merupakan. Paduan logam yang digunakan untuk meningkatkan kemampuan tahan aus diantaranya nikel, chrom, dan vanadium.

Efek utama elemen paduan utama untuk baja [8]

Elemen Persentase Fungsi utama
Aluminium
0.95–1. Paduan unsur dalam nitriding baja

Bismut
- -- Meningkatkan mesin
Boron
0.001–0.003 Powerfull agen kemampukerasan
Kromium
0.5–2 Naik kemampukerasan
4–18 Tahan Korosi
Tembaga
0.1–0.4 Tahan Korosi



Molybdenum
0.2–5 Stabil karbida; menghambat pertumbuhan butir
Nikel
2–5 Toughener Toughener
12–20 Tahan terhadap Korosi
Silicon
0.2–0.7 Meningkatkan kekuatan
2 Spring Baja
Persentase tinggi Memperbaiki sifat-sifat magnetik
Belerang
0.08–0.15 mesin bebas properti
Titanium
- Perbaikan karbon dalam partikel inert; mengurangi kekerasan di krom martensit baja
Tungsten
- Kekerasan pada temperatur tinggi
Vanadium
0.15 Stabil karbida; meningkatkan kekuatan sementara tetap mempertahankan keuletan; mempromosikan struktur butir halus



Gambar Kurva Tegangan dan Regangan (baja paduan AISI 4.140)

b) Sifat Pengaruh Lingkungan
Korosi merupakan proses elektrokimia yang terjadi pada logam dan tidak dapat dihindari karena merupakan suatu proses alamiah. Berbagai faktor yang dapat menyebabkan terjadinya korosi, yaitu: sifat logam, yang meliputi perbedaan potensial, ketidakmurnian, unsur paduan, perlakuan panas yang dialami, dan tegangan, serta faktor lingkungan yang meliputi udara, temperatur, mikroorganisme. Baja paduan akan memiliki ketahanan terhadap korosi jika dicampur dengan Tembaga yang berkisar 0,5-1,5% tembaga pada 99,95-99,85 % Fe, dengan Chromium, atau dicampur dengan Nikel.

Baja Paduan tahan terhadap perubahan suhu, ini berarti sifat fisisnya tidak banyak berubah.
• Penambahan Molibdenum akan memperbaiki baja menjadi tahan terhadap suhu tinggi,liat dan kuat
• Penambahan Wolfram dan penambahan Kobalt juga memberikan pengaruh yang sama seperti pada penambahan Molibdenum yaitu membuat baja paduan tahan terhadap suhu tinggi

C. CONTOH PENGGUNAAN/APLIKASI DI BIDANG TEKNIK PERTANIAN/TEKNIK MESIN

Penggunaan baja paduan banyak sekali pada bidang teknik pertanian atau teknik mesin karena baja paduan memiliki kelebihan yang berbeda sesuai dengan campuran jenis logam yang digunakan.
Penggunaan baja paduan pada bidang teknika adalah mesin penghancur plastik. Pada mesin ini penggunaan baja paduan berada pada bagian pisau yang membuat pisau tersebut mudah di asah dan mudah diganti jika sudah aus, katup coran, kawat yang terbuat dari baja karbon, rangka mesin perontok padi, gear pada mesin milling, alat tap, pipa, dan masih banyak lagi alat atau mesin yang menggunakan baja karbon.




D. STANDARISASI DAN PENGKODEAN

Baja memilki standar dan pengkodean yang bermacam-maca dari Amerika hingga Jepang pun mengkodekan jenis baja. Jenis-jenis Kode tersebut adalah AISI(American Iron Steel Institute), SAE(Society for Automotive Engineering), UNS (Unified Numbering System), ASTM(American Standard for Testing and Material), JIS (Japanese Industrial Standard), DIN (Deutsches Institut fur Normung), ASME(American Society of Mechanical Engineers), CEN(Committee European de Normalization), ISO(International Standardization Organization), dan Association francaise de normalization (AFNOR).
Standarisasi untuk pengkodean SAE memiliki cara penulisan sebagai berikut:

Untuk dua angka pertama dalam sebutan ini menandakan paduan utama (s) dari baja. Dua angka berikutnya dalam penunjukan menandakan jumlah karbon dalam baja. Masing-masing unsur logam lainnya memilki angka kode yang mengisi digit pertama, yaitu:

Baja Karbon:
• Digit pertama adalah "1" seperti dalam 10xx, 11xx, dan 12xx
• Digit kedua menjelaskan proses: "1" adalah resulfurized dan "2" adalah resulfurized dan rephosphorized.
Baja Mangan:
• Digit pertama adalah "1" seperti dalam 13xx dan, memang, baja karbon. Namun, karena mangan adalah normal produk baja karbon membuat AISI / SAE telah memutuskan untuk tidak mengklasifikasikan sebagai baja paduan.
• Digit kedua selalu "3"
Baja Molybdenum:
• Digit pertama adalah "4" seperti dalam 40xx dan 44xx.
• Angka kedua menunjuk persentase molibdenum dalam baja.
Baja Kromium:
• Digit pertama adalah "5" seperti dalam 51xx dan 52xx
• Angka kedua menunjuk persentase kromium dalam baja.
Baja paduan lebih satu unsur:
• Baja ini mengandung tiga paduan
• Digit pertama dapat "4", "8", atau "9" tergantung pada paduan dominan
• Angka kedua menunjuk persentase reaming dua paduan.
Data pengkodean baja paduan sebagai berikut:
Kode SAE Komposisi
13xx Mn 1.75%
40xx Mo 0.20% or 0.25% or 0.25% Mo & 0.042% S
41xx
Cr 0.50% or 0.80% or 0.95%, Mo 0.12% or 0.20% or 0.25% or 0.30%
43xx Ni 1.82%, Cr 0.50% to 0.80%, Mo 0.25%
44xx Mo 0.40% or 0.52%
46xx Ni 0.85% or 1.82%, Mo 0.20% or 0.25%
47xx Ni 1.05%, Cr 0.45%, Mo 0.20% or 0.35%
48xx Ni 3.50%, Mo 0.25%
50xx Cr 0.27% or 0.40% or 0.50% or 0.65%
50xxx Cr 0.50%, C 1.00% min
50Bxx Cr 0.28% or 0.50%
51xx Cr 0.80% or 0.87% or 0.92% or 1.00% or 1.05%
51xxx Cr 1.02%, C 1.00% min
51Bxx Cr 0.80%
52xxx Cr 1.45%, C 1.00% min
61xx Cr 0.60% or 0.80% or 0.95%, V 0.10% or 0.15% min
86xx Ni 0.55%, Cr 0.50%, Mo 0.20%
87xx Ni 0.55%, Cr 0.50%, Mo 0.25%
88xx Ni 0.55%, Cr 0.50%, Mo 0.35%
92xx Si 1.40% or 2.00%, Mn 0.65% or 0.82% or 0.85%, Cr 0.00% or 0.65%




E. BENTUK, UKURAN, DAN HARGA YANG ADA DI PASAR
Bentuk Ukuran /Bentuk Harga
Mur dan Baut 10 Rp 1000
12 Rp1250
14 Rp1500
Palu Rp 21.000
Gunting Rp 27.500

Gear & Rantai 1 Set Rp 120.000
Obeng Rp 15.000 - Rp 55000
Tang Potong Rp 13.000
Pipa 0.5 inchi panjang 6 m Rp 150.000
2 inchi Rp 550.000
Gembok 20 mm Rp 8.000
30 mm Rp 12.000
35 mm Rp 20.000
Ragum 3 inchi Rp 100.000
8 inchi Rp 750.000