METALLURGY II(RM-1421)
Dosen:Fahmi Mubarok, ST., MSc.Metallurgy LaboratoryMechanical Engineering DeptITS- Surabaya2008
Kontrak Kuliah
Klasifikasi Baja
Baja Karbon dan Baja Paduan
Kodifikasi Baja
MINGGU IMINGGU I
Fahmi Mubarok, ST, MSc.
VI- 2
Kontrak Kuliah
Tujuan :• Menjelaskan jenis baja / besi tuang serta sifat dan
pemakaiannya• Menjelaskan peristiwa korosi, jenis dan mekanismenya,
serta pencegahannya• Menjelaskan dan melakukan pengujian mekanik, NDT ,
dan metallography
Topik :• Pendahuluan (1)
Klasifikasi bajaKodifikasi baja
• Unsur Paduan pada Baja (2&3)Fungsi unsur paduanPengelompokan berdasarkan fungsinyaPengaruh unsur paduan
• Baja Tahan Karat (4&5)Jenis menurut struktur mikronyaSifat dan penggunannya
• Baja Perkakas (6&7)Jenis menurut struktur mikronyaSifat dan penggunannya
• Besi Tuang (10&11)Jenis menurut struktur mikronyaSifat dan penggunannya
• Korosi dan Pencegahannya (12&13)
Jenis dan mekanisme korosiCara pencegahan korosi
• Praktikum (14-16)Uji mekanik: uji tarik, kekerasan, dan impactPengujian tak merusak: liquid penetran test, magnetic partikel test, ultrasonic testPengamatan metalography
Buku Pegangan :1. Avner, Sidney H., Introduction to Physical Metallurgy,
2nd edition, McGraw Hill, Tokyo, 1987.2. Davis, H.E. Troxell, G.E., Wiskocil, C.T., The testing
and inspection of engineering materials, Second Edition, McGraw Hill Book Company, New York.
3. American Society for Metals, ASM Metals handbook, volume 11, Non Destructive Testing
Evaluasi :Tugas : 15%Quiz : 20%UTS : 30%UAS : 35%
Fahmi Mubarok, ST, MSc.
VI- 3
KlasifikasiKlasifikasi BajaBaja
Berdasarkan Strukturmikro Baja Hypoeutectoid (%C<0.8)
Baja Eutectoid (0.8%C)Baja Hypereutectoid (0.8<%C<2.0)
Fahmi Mubarok, ST, MSc.
VI- 4
Berdasarkan struktur mikro• Baja Hypoeutectoid (%C < 0.8)• Baja Eutectoid (%C = 0.8)• Baja Hypereutectoid (0.8 < %C < 2%)
Ferrit : lunak dan uletPerlit : tangguhCementit : kuat, keras dan getas
Klasifikasi Baja
Fahmi Mubarok, ST, MSc.
VI- 5
KlasifikasiKlasifikasi BajaBaja
Berdasarkan Komposisi Kimia
–Kekuatan rendah–Lunak–Keuletan tinggi–Mudah dibentuk
dan dimachining–Tidak dapat
dikeraskan kecualidengan casehardening
–Lebih kuat, lebihkeras, lebihtangguhdibandingkanlow carbon steel
–Dapat dikeraskan
–Lebih kuat, lebihkerasdibandingkanmedium carbon steel
–Keuletan danketangguhannyarendah
–Kekuatan danketangguha lebih tinggidaripada baja karbondengan kadar karbonyang sama
–Mempunyai keuletanlebih tinggi daripada bajakarbon dengan kekuatanyang sama
–Hardenability dan sifattahan korosi lebih baik
–Mempunyai sifatkhusus
–Misal stainless steel, tool steel, heat resisting steel
Fahmi Mubarok, ST, MSc.
VI- 6
KlasifikasiKlasifikasi BajaBaja
Berdasarkan Proses Pembuatannya
A. gas and air enterB. pre-heated chamberC. molten pig ironD. hearthE. heating chamber
(cold)F. gas and air exit
OPENHEARTH
BESSEMER
BASICOXYGEN
ELECTRICARC
Fahmi Mubarok, ST, MSc.
VI- 7
KlasifikasiKlasifikasi BajaBaja
Berdasarkan Proses Finishing dan Bentuk Produk
Fahmi Mubarok, ST, MSc.
VI- 8
Berdasarkan Laku Deoksidasi– Baja killed - Baja semi-killed - Baja Unkilled -Baja rimmed - Baja cappedDeoxidation. Elements such as silicon and aluminum when added to molten steel react to form stable oxides and reduce the amount of dissolved oxygen. The solubility of oxygen in steel is reduced as temperature is lowered during solidification and the excess oxygen combines to form carbon monoxide. If the molten metal is not deoxidized the effervescence produced by the evolution of carbon monoxide during solidification would result in blow holes and porosity. Steel treated in this way is termed, "Killed Steel".Killed Steel. The term indicates that the steel has been completely deoxidized by the addition of an agent such as silicon or aluminum, before casting, so that there is practically no evolution of gas during solidification. Killed steels are characterized by a high degree of chemical homogeneity and freedom from porosity.Semikilled Steel. Steel that is incompletely deoxidized and contains sufficient dissolved oxygen to react with the carbon to form carbon monoxide and thus offset solidification shrinkage.
Unkilled Steel. Steel which has been insufficiently deoxidized and evolves gas during solidification with the formation of blow-holes. Rimmed Steel. A low-carbon steel containing sufficient iron oxide to give a continuous evolution of carbon monoxide while the ingot is solidifying, resulting in a case or rim of metal virtually free of voids. Sheet and strip products made from rimmed steel ingots have very good surface quality.
Capped Steel. A type of steel similar to rimmed steel, usually cast in a bottle-top ingot mold, in which the application of a mechanical or a chemical cap renders the rimming action incomplete by causing the top metal to solidify. The surface condition of capped steel is much like that of rimmed steel, but certain other characteristics are intermediate between those of rimmed steel and those of semikilledsteel .
KlasifikasiKlasifikasi BajaBaja
Fahmi Mubarok, ST, MSc.
VI- 9
KlasifikasiKlasifikasi BajaBaja
Berdasarkan Kekuatan Tarik
– Low-strength steels σy < 250 Mpa– Medium-strength steels 250 < σy < 750 Mpa– High-strength steels 750 < σy < 1500 Mpa– Ultrahigh-strength steels σy > 1500 Mpa
Berdasarkan Proses Heat Treatment
– Baja annealing– Baja quenching dan tempering– Baja thermomechanical processing.
Fahmi Mubarok, ST, MSc.
VI- 10
Baja Baja KarbonKarbon
1. Low-carbon steelsMemiliki ≤ 0.30% Carbon. Umumnyadisupply dalam bentuk flat-rolled products (sheet or strip), padakondisi cold-rolled dan annealed condition. Untuk high-formability steels, kadarkarbonnya kurang dari 0.10% dengankadar manganesium sampai 0.40%, dipakai untuk automobile body panel, tin plate, dan wire product.Untuk rolled steel structural plates and section, kadar karbonnya sampai0.30% dengan kadar manganesiumsampai 1.5%, dipakai untukstampings, forgings, seamless tube, dan boiler plate.
Klasifikasi Carbon Steel
Fahmi Mubarok, ST, MSc.
VI- 11
Baja Baja KarbonKarbon
2. Medium-carbon steels Kadar karbon antara 0.30-0.60% dengan kadar manganesium antar0.60-1.65%. Jika kadar karbonnyasampai 0.5% dan disertaipenambahan kadar manganesiummaka baja karbon medium dapatdigunakan pada kondisi quenched and temper.Kegunaan dari medium carbon-manganesium steels meliputi shafts, axles, gears, crankshafts, coupling, dan forgings.Baja dengan kadar karbon 0.40-0.60% juga dapat digunakan untukrails, railway wheels dan rail axles.
Klasifikasi Carbon Steel
Fahmi Mubarok, ST, MSc.
VI- 12
Baja Baja KarbonKarbon
3. High-carbon steels Memiliki kadar karbon 0.60-1.00% dengan unsur manganesium antara0.30-0.90%. High-carbon steels mempunyai wear resistance yang baik karena surface hardness yang tinggi. High-carbon steels dipakai untuk spring materials and high-strength wires.
Klasifikasi Carbon Steel
4. Ultrahigh-carbon steels Masih diteliti, umumnya memiliki kadarkarbon 1.25-2.0% C. Baja ini diproses secarathermomechanical untuk menghasilkanstruktur mikro yang sangat halus danbutirannya ukurannya bulat dengandiscontinuous proeutectoid carbide particles.
Fahmi Mubarok, ST, MSc.
VI- 13
Baja Baja PaduanPaduan
Klasifikasi Low Alloy Steel1. Low-carbon quenched and tempered steels
Memiliki yield strength yang tinggi (from 350 to 1035 MPa) dan tensile strength dengan ketahanan takikan yang bagus, corrosion resistance, or weldability.
2. Medium-carbon ultrahigh-strength steelsBaja struktur dengan yield strengths sampai1380 MPa.
3. Bearing steelsDipakai untuk ball and roller bearing, memiliki kadar karbon rendah (0.10 to 0.20% C).
4. Chromium-molybdenum heat-resistant steelsMemiliki 0.5 to 9% Cr and 0.5 to 1.0% Mo. Kadar karbon > 0.2%. Chromium menaikkan ketahanan terhadap korosi danoksidasi dan molybdenum meningkatkankekuatan.
High-Strength Low-Alloy Steels
High-strength low-alloy (HSLA) steels, or microalloyed steels, are designed to provide better mechanical properties and/or greater resistance to atmospheric corrosion than conventional carbon steels in the normal sense because they are designed to meet specific mechanical properties rather than a chemical composition. The HSLA steels have low carbon contents (0.05-0.25% C) in order to produce adequate formability and weldability, and they have manganese contents up to 2.0%. Small quantities of chromium, nickel, molybdenum, copper, nitrogen, vanadium, niobium, titanium and zirconium are used in various combinations.
Fahmi Mubarok, ST, MSc.
VI- 14
Baja Baja PaduanPaduan
HSLA Classification: 1. Weathering steels
Designated to exhibit superior atmospheric corrosion resistance
2. Control-rolled steelsHot rolled according to a predetermined rolling schedule, designed to develop a highly deformed austenite structure that will transform to a very fine equiaxed ferrite structure on cooling
3. Pearlite-reduced steelsStrengthened by very fine-grain ferrite and precipitation hardening but with low carbon content and therefore little or no pearlite in the microstructure
4. Microalloyed steelsVery small additions of such elements as niobium, vanadium, and/or titanium for refinement of grain size and/or precipitation hardening
5. Acicular ferrite steelVery low carbon steels with sufficient hardenability to transform on cooling to a very fine high-strength acicular ferrite structure rather than the usual polygonal ferrite structure
6. Dual-phase steels, processed to a micro-structure of ferrite containing small uniformly distributed regions of high-carbon martensite, resulting in a product with low yield strength and a high rate of work hardening, thus providing a high-strength steel of superior formability.
Fahmi Mubarok, ST, MSc.
VI- 15
KodifikasiKodifikasi BajaBaja
• 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 • NF, Association francaise de normalization (AFNOR)
Standard organization
Fahmi Mubarok, ST, MSc.
VI- 16
KodifikasiKodifikasi BajaBaja
• Dikelompokkan atas dasar komposisi kimia (AISI, SAE, UNS)
• Dikelompokan atas dasar aplikasi produksi, dangrade (kualifikasi untuk aplikasi tertentu) (ASTM, JIS, DIN) – Misal :
• Chromium steel untuk applikasi heat resistant• Tubing untuk general applikasi• Structural steel • Cast iron untuk automotive
Fahmi Mubarok, ST, MSc.
VI- 17
KodifikasiKodifikasi BajaBaja
AISI AISI (American Iron and Steel Institute)(American Iron and Steel Institute)SAE SAE (Society of Automotive Engineers)(Society of Automotive Engineers)
Dinyatakan dengan 4 atau 5 angka:1. Angka pertama menunjukkan jenis baja.
misal: 1 = baja karbon ; 2 = Baja nikel; 3 = baja nikel chromium2. Angka kedua menunjukkan:
a. Kadar unsur paduan untuk baja paduan sederhana.misal: AISI 25xx = baja nikel dengan 5% nikel
b. Modifikasi jenis baja paduan untuk baja paduan yg kompleks.misal: AISI 40xx = baja molybdenum ; AISI 41xx = baja chrom-molybdenum
3. Dua angka atau tiga angka terakhir menunjukkan kadar karbon perseratus persen.misal: AISI 4340 = Baja nikel-chrom-molybdenum dengan 0,40 % C
4. Bila terdapat huruf didepan angka maka huruf tersebut menunjukkan proses pembuatanbajanya.misal: B = Acid bessemer carbon steel C = Basic opern-hearth carbon steel
E = Basic electric furnace process
Fahmi Mubarok, ST, MSc.
VI- 18
KodifikasiKodifikasi BajaBaja
AISI AISI (American Iron and Steel Institute)SAE SAE (Society of Automotive Engineers)
Fahmi Mubarok, ST, MSc.
VI- 19
KodifikasiKodifikasi BajaBaja
UNS Designations SystemUNS Designations SystemUNS terdiri dari huruf diikuti oleh lima nomor. Sistem ini hanya menunjukkan komposisi kimiadari metal atau paduannya dan bukan menunjukkan standar atau spesifikasi dari metal tersebut. Contoh UNS G10400 is SAE 1040 (G = carbon and alloy steel)
UNS S30400 is AISI 304, Cr/Ni 18/10, Euronorm 1.4301 stainless steel UNS S31600 is AISI 316 UNS S31603 is 316L, a low carbon version of 316
Fahmi Mubarok, ST, MSc.
VI- 20
KodifikasiKodifikasi BajaBaja
ASTM SpecificationsPenamaan baja menunjukkan identifikasi baja berdasarkan grade, type, atau class of steel dengan menggunakan angka, huruf, simbol, nama atau gabungannya. Grade = komposisi kimia.Type = deoxidation practiceClass = menjelaskan attribut lain pada baja seperti level kekuatan atau
kehalusan permukaan
Carbon steel plates, bars and shapesCarbon and HSLA steel plates, bars, shapes and rivets for shipsCarbon steel plates of low or intermediate tensile strengthCarbon-silicon steel plates of low or intermediate tensile strength formachine parts and general constructionCarbon steel plates, bars and shapes of high tensile strengthCarbon steel plates, bars, shapes and sheet piling with 290 MPa (42 ksi) minimum yield pointCarbon steel plates for applications requiring toughness at atmospheric temperaturesQuenched and tempered carbon steel platesCarbon, alloy and HSLA steel plates, bars and shapes for bridges
A36 A131A283A284
A440A529
A573
A678A709
Steel type and conditionSpecification
Fahmi Mubarok, ST, MSc.
VI- 21
KodifikasiKodifikasi BajaBaja
Terdiri dari huruf diikuti oleh nomor, penamaan ini umumnya mengacu pada produk bajatertentu. ContohASTM A 582/A 582M-95b (2000) Grade 303Se - Free Machining Stainless Steel– A = ferrous metal, tapi tidak menjukkan apakah cast iron, carbon steel , alloy steel, tool steel atau stainless steel.– 582 = urutan nomer yang tidak memiliki hubungan dengan sifat
metal– M = Metric (menunjukkan bahwa standar ini mengikuti SI Unit)– 95 = tahun diadopsikan atau revisi terakhir. Huruf b menunjukkan
revisi ketiga.– (2000) = tahun terakhir standar ini disetujui dalam pertemuan komite
standar internasional– Grade 303Se = grade baja, dimana Se menunjukkan penambahan unsur
Selenium
ASTM Specifications
Fahmi Mubarok, ST, MSc.
VI- 22
KodifikasiKodifikasi BajaBaja
JIS STANDARDJIS STANDARD
JIS standard dikembangkan oleh Japanese Industrial Standards Committee, yang merupakan bagian dari kementrian industri dan perdagangan internasional di Tokyo.
1.Diawali dengan SS dan diikuti bilangan yang menunjukan kekuatan tarik minimumnya dalamkg/mm2.Contoh JIS SS 37 = Baja dengan kekuatan tarik ≥ 37 kg/mm2
2.Diawali dengan S dan diikuti bilangan yang menunjukan komposisi kimianya. Contoh JIS S 35 C = Baja dengan 0,35 % C
3. Untuk golongan stainless steel biasanya mengikuti grade dari ASTM dengan kode huruf yaituSUS diikuti dengan kode angka sesuai dengan SAE atau AISI: Contoh JIS G 4303:1998 Grade SUS 304 = Stainless steel bars dengan grade SUS 304 (type atu jenis Austenitic stainless steel)
Fahmi Mubarok, ST, MSc.
VI- 23
KodifikasiKodifikasi BajaBaja
DIN STANDARDDIN standard dikembangkan oleh Deutsches Institut fur Normung di Negara Federal Republic Jerman. Semuaspesifikasi baja yang dihasilkan oleh Jerman diawali dengan huruf DIN diikuti huruf atau nomor.1. Diawali dengan St dan diikuti bilangan yang menunjukan kekuatan tarik minimumnya dalam kg/mm2.
Contoh DIN St 37 = Baja dengan kekuatan tarik ≥ 37 kg/mm22. Diawali dengan St dan diikuti bilangan yang menunjukan komposisi kimianya.
Contoh DIN St C 35 = Baja dengan kadar karbon 0,35 %3. Baja paduan rendah, angka sebelum huruf menunjukkan kadar karbon, huruf menunjukan unsur paduan
diikuti beberapa angka yang menunjukkan:Jumlah per empat persen untuk Cr, Co, Mn, Ni, Si, W.Contoh DIN 15Cr3 = Baja dengan 0,15 % C dan ¾ % Cr.Jumlah per sepuluh persen untuk Al, Be, Pb, Cu, Mo, Nb, Ta, Ti, V dan Zr.Contoh DIN 13CrMo44 = Baja dengan 0,13% C, 4/4 % Cr dan 4/10 % Mo
4. Baja paduan tinggi, sebelum angka pertama diberi huruf X. Angka sesudahnya menunjukkan kadar karbondan angka dibelakang nama unsur paduan langsung menunjukan persentasenya. Contoh DIN X45CrSi9 = Baja dg 0,45 % C , 9 % Cr dan sedikit Si.
100Phosphorus, Sulfur, Nitogen, Carbon
10Aluminium, boron, Cupper, Molibdenum, Niobium,Titanium, vanadium
4Cromium, Cobalt, Manganese , Nikel, SiliconFaktor PengaliPaduan
METALLURGY II(RM-1421)
Dosen:Fahmi Mubarok, ST., MSc.Metallurgy LaboratoryMechanical Engineering DeptITS- Surabaya2008
UNSUR PADUANUNSUR PADUAN
PADA BAJAPADA BAJA
MINGGU II&IIIMINGGU II&III
http://www.its.ac.id/personal/material.php?id=fahmi