Karateristik Material Baja
Karateristik Material
Besi dapat ditemukan pada bagian kerak bumi hanya dalam
bentuk bijih, biasanya dalam bentuk besi oksida seperti magnetit dan hematit.
besi diekstraksi dari bijih besi dengan menghilangkan atom oksigen dan kemudian
menggabungkannya kembali dengan atom lain seperti karbon. Proses ini disebut
smelting. Ada sejumlah kecil besi yang sudah melalui proses ini pada masa
lampau dengan cara memanaskan bijih yang ditanam pada bara api dan kemudian
menggabungkan kedua logam dengan menempanya palu. Kandungan karbon yang
terkandung juga dapat dikontrol.
Temperatur tinggi pada proses smelting dapat dicapai dengan
metode kuno yang sudah dipakai sejak zaman Tembaga. Karena tingkat oksidasi
besi meningkat sangat cepat diatas suhu 800 °C (1,470 °F), maka harus
diperhatikan bahwa proses smelting harus dilaksanakan pada lingkungan dengan
tingkat oksigen rendah. Proses peleburan akan menghasilkan paduan yang
dinamakan baja. Kelebihan karbon dan pengotor lainnya dapat dihilangkan
dengan beberapa proses bertahap.
Beberapa material juga ditambahkan ke campuran besi/karbon
untuk mendapatkan baja dengan karakteristik yang diinginkan. Nikel dan mangan
ditambahkan untuk menambah kekuatan, krom ditambahkan untuk meningkatkan
kekerasan dan titik didih, serta penambahan vanadium juga menambah kekerasan
serta mengurangi dampak kelelahan logam.
Untuk mencegah korosi, ditambahkan kromium paling sedikit
11% wt sehingga membentuk oksida yang keras pada permukaan baja; baja ini
dikenal dengan stainless steel (baja anti noda). Tungsten ditambahkan pada
pembentukan cementit, sehingga pada kecepatan quench yang lebih rendah akan
membentuk martensit. Di sisi lain, sulfur, nitrogen, dan fosfor membuat baja
menjadi getas, sehingga elemen ini harus dipisahkan ketika pemrosesan.
Densitas baja bervariasi tergantung dari unsur pembentuknya,
namun umumnya berada di antara 7,750 and 8,050 kg/m3 (484 and 503 lb/cu ft),
atau 7.75 and 8.05 g/cm3 (4.48 and 4.65 oz/cu in).
Meski dalam rentang konsentrasi campuran yang rendah besi
dan karbon membentuk baja, namun dapat terbentuk berbagai macam struktur
metalurgi yang berbeda dengan sifat yang sangat berbeda pula. Memahami
sifat-sifat ini sangat penting dalam produksi baja. Pada suhu ruangan, bentuk
besi yang paling stabil adalah struktur body-centered cubic (BCC) yang disebut
ferrit atau besi-α. Besi ini merupakan logam lunak yang hanya dapat melarutkan
karbon dalam konsentrasi kecil, tidak lebih dari 0.021 wt% pada 723 °C (1,333
°F), dan hanya 0.005% pada 0 °C (32 °F). Pada 910 °C besi murni berubah menjadi
struktur face-centered cubic (FCC), yang disebut austenit atau besi-γ. Struktur
FCC austenit dapat melarutkan karbon lebih banyak, sampai 2.1% (karbonnya 38
kali ferrit) pada 1,148 °C (2,098 °F), yang disebut besi tuang (cast iron).
Ketika baja dengan kandungan karbon kurang dari 0,8%
dipanaskan, maka fase austenitic (FCC) campuran mencoba berubah menjadi fase
ferrit (BCC), menghasilkan kelebihan karbon.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar