Download Steel and Cast Iron: Properties, Applications, and Standards and more Study notes Metallurgy in PDF only on Docsity!
Classification & Designation of Steel
Pada gambar diatas menjelaskan bahwa Paduan logam dapat di klasifikasikan menjadi beberapa bagian yang mana dari bagian tersebut memiliki ciri maisng-masing. Pertama untuk Paduan logam dibagi menjadi logam ferrous dan non ferrous. Untuk logam ferrous sendiri adalah logam dengan adanya besi (Fe) sebagai komponen utama, yang kemudian pada bagan di bagi menjadi dua yaitu baja dan besi cor. Steel (baja) dan cast iron (besi cor) adalah dua jenis logam ferrous yang memiliki perbedaan utama dalam hal komposisi kimia dan sifat fisiknya. Perbedaan utama antara steel (baja) dan cast iron (besi cor) terletak pada kandungan karbonnya. Baja memiliki kandungan karbon yang lebih rendah, sehingga lebih kuat, lebih lentur, dan lebih serbaguna dalam penggunaannya. Besi cor, dengan kandungan karbon yang lebih tinggi, lebih keras dan rapuh, serta lebih cocok untuk pembuatan bentuk kompleks melalui pengecoran. Kedua jenis logam ini memiliki aplikasi yang luas dan spesifik berdasarkan sifat-sifat unik mereka. Selajutnya untuk logam non ferrous adalah logam tanpa adanya kandungan besi/ sedikit kandungannya yaitu seperti aluminium, timah, nikel, emas dan perak. Loga mini bersifat non magnetic dan biasanya sering digunakan dalam industri bidang elektronika. Perbedaan utama antara logam ferrous dan non-ferrous terletak pada kandungan besinya. Logam ferrous
mengandung besi dan sering digunakan karena kekuatan dan kekerasannya, meskipun rentan terhadap korosi. Sebaliknya, logam non-ferrous tidak mengandung besi, lebih tahan terhadap korosi, dan memiliki sifat khusus seperti ringan dan konduktivitas yang baik, sehingga digunakan dalam aplikasi yang memerlukan sifat-sifat tersebut.
Komposisi Kimia Baja
Untuk baja sendiri dapat di bagi tiga kategori berdasarkan kandungan karbonnya yang dituliskan sebagai berikut :
- Baja Karbon Rendah Dengan karbon kandungan kurang dari 0,3% dengan sifat diantaranya mudah dibentuk, dilas serta digunakan untuk aplikasi struktural
- Baja Karbon Sedang Dengan karbon kandungan rentang 0,3% - 0,6% dengan kombinasi kekuatan dan kelenturan yang baik, digunakan untuk bagian mesin dan kendaraan
- Baja Karbon Tinggi Dengan karbon kandungan lebih dari 0,6% dengan sifat yang sangat keras dan kuat, tetapi lebih rapuh yang sering untuk alat-alat pemotong dan pegas, Untuk baja sendiri dapat di bagi dua kategori berdasarkan kandungan karbonnya yang dituliskan sebagai berikut :
- Baja Paduan Rendah Dengan komposisi paduan kurang dari 5% dari total berat baja dan umunya unsur paduannya adalah mangan, kromium, nikel dan silikon. Untuk baja ini digunakan dalam aplikasi yang memerlukan kombinasi kekuatan, ketangguhan, ketahanan terhadao keausan, seperti rangka kendaraan.
- Baja Paduan Tinggi Dengan komposisi paduan lebih dari 5% dari total berat baja dan umunya unsur paduannya adalah kromium dalam jumlah besar, nikel dan kobalt. Untuk baja ini digunakan dalam aplikasi yang memerlukan ketahanan terhadap korosi dan oksidasi serta kekuatan dan kekerasan yang tinggi seperti dalam industri kimia, pembangkit Listrik, peralatan medis dan dapur. Untuk baja berdasarkan kandungan karbonnya dijelaskan lebih lanjut pada tabel berikut ini:
biasanya lebih besar dan bulat dibandingkan ferrite.Dominan dalam baja tahan karat austenitik, yang digunakan dalam lingkungan yang membutuhkan ketahanan terhadap korosi tinggi dan aplikasi yang memerlukan deformasi yang baik.
- Martensite (Martensit) Dengan struktur kristal, Body-Centered Tetragonal (BCT). Martensite memiliki struktur kristal tetragonal berpusat tubuh, yang terbentuk melalui transformasi difusi non-ekuilibrium dari austenite. Martensite adalah fase yang sangat keras dan memiliki kekuatan tinggi tetapi juga sangat rapuh. Mengandung karbon yang terperangkap dalam larutan padat supersaturated. Martensite pada suhu kamar biasanya bersifat magnetik. Dalam pengamatan mikroskop optik setelah etsa, martensite tampak sebagai struktur acicular (berbentuk jarum) atau lath-like (berbentuk papan). Struktur yang sangat halus dan terdistorsi karena kandungan karbon tinggi yang menyebabkan tegangan internal. Digunakan dalam alat pemotong, perkakas, dan aplikasi di mana kekerasan tinggi diperlukan. Sering kali baja martensitik melalui proses tempering untuk mengurangi kerapuhan dan meningkatkan ketangguhan. Mikrostruktur ferrite, austenite, dan martensite dalam baja masing-masing memiliki struktur kristal dan sifat-sifat unik yang menentukan aplikasi dan kinerja baja dalam berbagai kondisi. Pemahaman mendalam tentang mikrostruktur ini dan bagaimana mereka berubah melalui proses termal memungkinkan rekayasa material yang lebih tepat untuk memenuhi kebutuhan aplikasi yang spesifik.
Metode Produksi untuk Baja
Hot rolled steel (baja canai panas) dan cold rolled steel (baja canai dingin) adalah dua jenis baja yang berbeda dalam hal proses produksinya, yang mengakibatkan perbedaan dalam sifat mekanis, penampilan, dan penggunaan akhir. Berikut adalah penjelasan lebih rinci mengenai keduanya:
- Hot Rolled Steel (Baja Canai Panas) Pada proses ini baja dipanaskan hingga suhu di atas titik rekristalisasi (sekitar 1700°F atau 927°C). Baja yang panas kemudian dilewatkan melalui rol-rol besar untuk membentuknya menjadi berbagai bentuk dan ukuran (lembaran, batang, dll). Baja didinginkan secara perlahan pada suhu kamar. Adapun sifat-sifat yang akan dihasilkan yaitu kasar dan skala oksida mungkin ada di permukaan (warna biru abu-abu). Kurang presisi
dibandingkan baja canai dingin karena penyusutan selama pendinginan. Umumnya lebih lunak dan lebih ulet dibandingkan baja canai dingin. Lebih murah karena proses produksinya lebih sederhana dan tidak memerlukan banyak perawatan. Digunakan dalam aplikasi di mana toleransi dimensi tidak terlalu kritis, seperti struktur baja, rel kereta, dan komponen mesin. Sering digunakan sebagai bahan baku untuk pembuatan komponen yang akan mengalami pengerjaan lebih lanjut (misalnya pengelasan, pengeboran, dan pemotongan).
- Cold Rolled Steel (Baja Canai Dingin) Pada proses ini menggunakan baja canai panas sebagai bahan dasar. Kemudian baja canai panas didinginkan hingga suhu kamar. Setelah baja dingin kemudian dilewatkan melalui rol-rol kecil untuk mengurangi ketebalan dan meningkatkan kualitas permukaan. Proses ini sering dilakukan pada suhu kamar atau sedikit di atasnya. Terkadang, baja juga bisa melalui proses annealing setelah canai dingin untuk mengurangi tegangan internal. Adapun sifat-sifat dari proses ini akan menghasilkan baja yang halus dan lebih mengkilap, bebas dari skala oksida. Sangat presisi dan konsisten. Umumnya lebih keras dan lebih kuat dibandingkan baja canai panas karena adanya deformasi dingin. Harganya lebih mahal karena proses produksi yang lebih kompleks dan memakan waktu. Penggunaannya dalam aplikasi yang memerlukan toleransi dimensi yang ketat dan permukaan halus, seperti pembuatan komponen otomotif, alat-alat rumah tangga, furnitur logam, dan produk yang memerlukan estetika yang baik. Juga digunakan dalam industri elektronik dan konstruksi untuk aplikasi yang memerlukan baja berkualitas tinggi.
Deoksidasi untuk Baja
Deoksidasi pada baja terbagi menjadi dua yaitu dijelaskan sebagai berikut :
1. Killed Steel Deoksidasi pada " killed steel " adalah proses yang penting dalam produksi baja berkualitas tinggi, di mana baja cair sepenuhnya dideoksidasi untuk menghilangkan hampir semua oksigen terlarut. Ini dicapai dengan menambahkan agen deoksidasi seperti aluminium, silikon, atau mangan ke dalam baja cair. Agen deoksidasi ini bereaksi dengan oksigen membentuk oksida yang stabil, yang kemudian mengapung ke permukaan dan dapat dipisahkan dari baja cair. Hasilnya adalah baja dengan struktur mikro yang sangat homogen dan bebas dari porositas gas, karena tidak ada evolusi gas
c. ISO 630: Standar untuk baja struktural karbon dan paduan rendah.
2. American Society for Testing and Materials (ASTM) ASTM mengembangkan dan menerbitkan standar yang digunakan di berbagai industri, termasuk industri baja. a. ASTM A36 : Standar untuk baja karbon yang digunakan dalam konstruksi struktural. b. ASTM A106 : Standar untuk pipa baja karbon mulus untuk layanan suhu tinggi. c. ASTM A312 : Standar untuk pipa baja tahan karat mulus dan dilas untuk layanan umum. 3. American Society of Mechanical Engineers (ASME) ASME menetapkan standar yang banyak digunakan dalam industri mekanik dan konstruksi. a. ASME SA-516/SA-516M : Standar untuk pelat baja karbon untuk bejana tekan. b. ASME SA-213/SA-213M : Standar untuk tabung baja feritik dan austenitik mulus untuk layanan boiler, superheater, dan pemanas. 4. British Standards Institution (BSI) BSI mengembangkan standar untuk berbagai produk dan layanan, termasuk baja. a. BS 4360 : Standar untuk baja struktural. b. BS EN 10025 : Standar untuk produk baja struktural. 5. Deutsches Institut für Normung (DIN) DIN adalah badan standar nasional Jerman yang mengembangkan standar untuk berbagai produk, termasuk baja. a. DIN 17100 : Standar untuk baja struktural. b. DIN EN 10088 : Standar untuk baja tahan karat. 6. Japanese Industrial Standards (JIS) JIS mengembangkan standar yang digunakan di Jepang dan internasional. a. JIS G3101 : Standar untuk baja struktural umum. b. JIS G3454 : Standar untuk pipa baja karbon untuk tekanan tinggi. 7. European Committee for Standardization (CEN) CEN mengembangkan standar yang digunakan di seluruh Eropa. a. CEN 10025 : Standar untuk baja struktural. b. CEN 10210 : Standar untuk pipa baja struktural berongga dan tanpa jahitan. Standar Spesifikasi Baja
- Baja Karbon (Carbon Steel) a. ASTM A36 : Standar untuk baja karbon struktural umum.
b. ISO 630 : Baja struktural karbon dan paduan rendah.
- Baja Paduan (Alloy Steel) a. ASTM A335 : Pipa baja paduan mulus untuk layanan suhu tinggi. b. ISO 683- 1 : Baja paduan dan baja untuk pengerasan.
- Baja Tahan Karat (Stainless Steel) a. ASTM A240 : Pelat, lembaran, dan strip baja tahan karat. b. ISO 4957 : Baja perkakas dan baja tahan karat.
- Baja Alat (Tool Steel) a. ASTM A681 : Standar untuk baja perkakas karbon dan paduan. b. ISO 4957 : Standar untuk baja perkakas. Standarisasi baja mencakup berbagai jenis baja yang digunakan dalam aplikasi berbeda, dari konstruksi hingga industri alat berat. Organisasi seperti ISO, ASTM, ASME, BSI, DIN, JIS, dan CEN memainkan peran penting dalam menetapkan standar untuk memastikan kualitas, keamanan, dan kinerja baja. Standar ini membantu produsen dan pengguna baja memastikan bahwa produk mereka memenuhi spesifikasi teknis yang diperlukan dan dapat diandalkan untuk aplikasi yang dimaksud.
Alloying in Steel
Adapun keterbatasan yang dimiliki oleh baja karbon biasa yaitu :
1. Penguatan Terbatas: - Baja karbon biasa hanya bisa diperkuat sampai batas tertentu (sekitar 10.000 psi) tanpa kehilangan sifat penting seperti ketangguhan dan keuletan. - Melebihi batas ini akan membuat baja menjadi rapuh dan mudah patah. 2. Struktur Martensit dan Ukuran: - Struktur martensit (hasil pengerasan) tidak dapat dibuat secara menyeluruh pada bagian baja yang besar. - Hal ini membatasi kemampuan baja untuk diperkuat secara mendalam, terutama pada bagian yang tebal. 3. Pengerasan dan Retak: - Baja karbon biasa membutuhkan pendinginan yang cepat untuk mencapai pengerasan maksimal (struktur martensit).
- Hal ini membuatnya lebih tahan terhadap berbagai kondisi dan beban. 4. Meningkatkan Ketahanan Korosi dan Oksidasi:
- Paduan tertentu dapat meningkatkan ketahanan baja terhadap korosi dan oksidasi pada suhu tinggi.
- Hal ini membuatnya lebih cocok untuk digunakan di lingkungan yang keras dan lembab. 5. Meningkatkan Sifat Khusus:
- Paduan dapat ditambahkan untuk meningkatkan sifat khusus baja, seperti ketahanan terhadap abrasi, kelelahan, dan sifat magnetik.
- Hal ini membuatnya cocok untuk berbagai aplikasi industri dan teknik. Kemudian dijelaskan unsur-unsur paduan berdasarkan fungsinya : 1. Penstabil/Bekas Ferit:
- Unsur-unsur ini membantu menjaga struktur ferit (salah satu struktur mikro baja) tetap stabil pada suhu yang lebih tinggi.
- Contoh unsur: Kromium (Cr), Silikon (Si), Molibdenum (Mo), Tungsten (W), dan Aluminium (Al). 2. Penstabil/Pembentuk Austenit:
- Unsur-unsur ini membantu menjaga struktur austenit (struktur mikro baja lain) tetap stabil pada suhu yang lebih rendah, bahkan pada suhu kamar.
- Contoh unsur: Nikel (Ni), Mangan (Mn). 3. Pembentuk Nitrida:
- Unsur-unsur ini membantu membentuk lapisan nitrida pada permukaan baja selama proses nitridasi.
- Nitridasi meningkatkan kekerasan dan ketahanan aus baja.
- Contoh unsur: Seluruh unsur pembentuk karbida (kecuali Al), plus Kromium (Cr), Tungsten (W), Molibdenum (Mo), Vanadium (V), Titanium (Ti), Niobium (Nb), Tantalum (Ta), dan Zirkonium (Zr). 4. Pembentuk Karbida:
- Unsur-unsur ini membantu membentuk fasa karbida dalam baja, yang meningkatkan kekerasan dan ketahanan aus.
- Contoh unsur: Kromium (Cr), Tungsten (W), Molibdenum (Mo), Vanadium (V), Titanium (Ti), Niobium (Nb),Tantalum (Ta), dan Zirkonium (Zr). 5. Penstabil Karbida:
- Unsur-unsur ini membantu menjaga karbida tetap stabil pada suhu tertentu atau fase tertentu, membuatnya tidak mudah larut dalam fase lain.
- Contoh unsur: Kobalt (Co), Nikel (Ni), Tungsten (W), Molibdenum (Mo), Mangan (Mn), Kromium (Cr), Vanadium (V), Titanium (Ti), Niobium (Nb), dan Tantalum (Ta). Adapun penjelasan terkait bagaimana usur paduan yang berbeda memengaruhi sifat baja yang dijelaskan sebagai berikut: 1. Unsur Paduan yang Dilarutkan dalam Ferit:
- Unsur paduan ini meningkatkan kekerasan dan kekuatan baja dengan "pengerasan larutan".
- Contoh unsur: Kromium (Cr), Tungsten (W), Vanadium (V), Molibdenum (Mo), Nikel (Ni), Mangan (Mn), Silikon (Si).
- Namun, kontribusi unsur-unsur ini pada kekerasan akhir baja relatif rendah. 2. Unsur Paduan yang Membentuk Karbida:
- Unsur paduan ini meningkatkan kekerasan, kekuatan, dan ketahanan aus baja dengan membentuk karbida.
- Karbida kompleks yang dilarutkan dalam austenit (struktur mikro baja) sangat efektif dalam meningkatkan kekerasan.
- Karbida kompleks yang tidak larut membantu mengendalikan pertumbuhan butir dan meningkatkan hardenability (kemampuan baja untuk dikeraskan).
- Kekerasan dan ketahanan aus baja ditentukan oleh jumlah, ukuran, dan sebaran partikel karbida.
- Sifat karbida dapat dikontrol melalui komposisi kimia, proses pembuatan, dan perlakuan panas baja. Berikut adalah penjelasan yang lebih detail tentang beberapa unsur paduan yang umum digunakan untuk beberapa tujuan tertentu. 1. Unsur Paduan yang Meningkatkan Kekerasan dan Kekuatan
- Karbon (C): Unsur paduan utama dalam baja. Meningkatkan kekerasan, kekuatan, dan ketahanan aus, tetapi menurunkan keuletan dan kemampuan las. Kandungan karbon yang lebih tinggi menghasilkan baja yang lebih keras dan lebih kuat, tetapi juga lebih getas.
- Boron (B): Meningkatkan kekerasan dan kemampuan mesin baja tanpa membuatnya getas. Biasanya ditambahkan dalam jumlah kecil (0,001-0,005%).
- Fosfor (P): Meningkatkan kekuatan dan kemampuan pengerasan, tetapi mengurangi keuletan dan ketahanan pecah.Digunakan dalam jumlah kecil di beberapa jenis baja.
- Belerang (S): Meningkatkan kemampuan mesin, tetapi menurunkan kekuatan benturan, merusak kualitas permukaan, dan kemampuan las. Digunakan dalam jumlah kecil di beberapa jenis baja. Adapun penjelasan bagaimana unsur paduan yang berbeda mempengaruhi posisi dan bentuk kurva transformasi (CTT) dalam diagram transformasi baja. CTT menunjukkan bagaimana baja berubah dari austenit (struktur mikro panas) menjadi bainit (struktur mikro keras) atau perlit (struktur mikro lunak) saat didinginkan. Efek Umum Unsur Paduan pada CTT:
- Memindahkan Kurva Transformasi ke Kanan: Unsur paduan seperti Nikel (Ni), Kromium (Cr), Mangan (Mn),Molibdenum (Mo), dan Vanadium (V) cenderung menggeser kurva transformasi ke kanan. Hal ini berarti baja yang mengandung unsur- unsur ini membutuhkan waktu yang lebih lama untuk berubah menjadi bainit atau perlit saat didinginkan.
- Menurunkan Posisi Kurva Transformasi: Selain menggeser ke kanan, beberapa unsur paduan juga dapat menurunkan posisi kurva transformasi. Ini berarti bahwa transformasi bainitik (pembentukan bainit) dan perlitik (pembentukan perlit) terjadi pada suhu yang lebih rendah.
- Memisahkan Hidung Perlit dan Bainit: Unsur paduan tertentu dapat memperlebar area bainitik pada CTT,memisahkan hidung perlit dan bainit. Hal ini membuat transformasi bainitik lebih mudah terjadi dan meningkatkan jumlah bainit yang terbentuk.
- Menurunkan Suhu Ms dan Mf: Suhu Ms (Martensite Start) dan Mf (Martensite Finish) adalah suhu di mana transformasi bainitik dimulai dan selesai. Unsur paduan dapat menurunkan suhu Ms dan Mf, yang berarti transformasi bainitik terjadi pada rentang suhu yang lebih rendah.
- Meningkatkan Kemampuan Pengerasan: Semua efek yang disebutkan di atas, seperti pergeseran kurva transformasi ke kanan, penurunan posisi kurva, dan pemisahan hidung perlit dan bainit, berkontribusi pada peningkatan kemampuan pengerasan baja. Baja dengan kemampuan pengerasan yang tinggi lebih mudah menjadi keras saat dipadamkan.
- Membuat Area "Lutut" pada CTT: Unsur paduan dapat membentuk area "lutut" pada CTT, yang mendukung transformasi bainitik. Area ini memungkinkan
transformasi bainit terjadi pada suhu yang lebih rendah dan menghasilkan struktur mikro yang lebih keras dan lebih ulet. Contoh Unsur Paduan:
- Nikel (Ni): Meningkatkan kemampuan pengerasan dan ketahanan korosi.
- Kromium (Cr): Meningkatkan ketahanan korosi dan kemampuan pengerasan.
- Mangan (Mn): Meningkatkan kekuatan dan ketahanan aus.
- Molibdenum (Mo): Meningkatkan kekuatan dan ketahanan panas.
- Vanadium (V): Meningkatkan kekuatan dan ketahanan aus. Pengaruh unsur paduan terhadap ukuran butir dan tempering. Berikut adalah penjelasan yang lebih detail tentang dua aspek penting: 1. Pengaruh pada Ukuran Butir
- Partikel karbida atau nitrida halus yang tersebar secara merata dalam butiran: o Partikel-partikel ini bertindak sebagai penghalang fisik, menghambat pertumbuhan butir baja selama proses pembentukannya. o Biji-bijian yang lebih kecil menghasilkan baja yang lebih keras dan kuat karena terdapat lebih banyak batas butir yang menghalangi pergerakan dislokasi (cacat mikroskopis yang menyebabkan deformasi). o Unsur paduan yang mendorong pembentukan partikel halus ini termasuk Vanadium (V), Titanium (Ti),Niobium (Nb), dan Aluminium (Al). 2. Pengaruh pada Tempering
- Menghambat pelunakan selama tempering: o Tempering adalah proses pemanasan baja yang telah dikeraskan untuk mengurangi kekerasan dan meningkatkan ketangguhan. o Unsur paduan tertentu dapat memperlambat pelunakan baja selama tempering, sehingga menghasilkan baja yang lebih keras dan kuat pada suhu yang lebih tinggi. o Mekanisme ini melibatkan pembentukan karbida yang kompleks (seperti kromium, tungsten, molibdenum,dan vanadium) pada suhu temper tertentu. o Fenomena ini dikenal sebagai pengerasan sekunder dan memberikan baja sifat yang lebih tahan terhadap deformasi pada suhu tinggi. Contoh:
- Baja tahan karat yang mengandung kromium (Cr) dan nikel (Ni) menunjukkan pengerasan sekunder yang signifikan, membuatnya sangat tahan terhadap korosi dan deformasi pada suhu tinggi.
- Industri Otomotif: Baja paduan rendah digunakan untuk membuat berbagai komponen mobil seperti rangka, bodi, dan suspensi.
- Alat Industri: Baja paduan rendah digunakan untuk membuat alat-alat industri seperti palu, gergaji, dan bor. Menurut pengaplikasiannya baja paduan rendah diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yang dijelaskan sebagai berikut: Baja quench dan tempered rendah karbon adalah jenis baja yang dirancang untuk memiliki kekuatan luluh tinggi, berkisar antara 350 hingga 1035 MPa, serta kekuatan tarik yang tinggi. Baja ini juga menawarkan ketangguhan takik yang baik, keuletan, dan dalam beberapa varian, ketahanan terhadap korosi dan kemampuan las yang baik. Kombinasi karakteristik ini membuat baja jenis ini sangat cocok untuk berbagai aplikasi, seperti komponen struktural, kendaraan, dan alat berat, dimana diperlukan kombinasi kekuatan dan ketahanan yang optimal. Baja karbon sedang berkekuatan sangat tinggi merupakan jenis baja struktural yang mampu mencapai kekuatan luluh lebih dari 1380 MPa. Baja ini sering kali dilindungi oleh standar SAE/AISI atau merupakan komposisi kepemilikan, dan tersedia dalam berbagai bentuk produk seperti billet, batangan, batangan tempa, lembaran, tabung, dan kawat las. Penggunaan baja jenis ini terutama dalam konstruksi gedung, jembatan, dan struktur berat lainnya yang memerlukan kekuatan sangat tinggi, memastikan stabilitas dan keselamatan infrastruktur. Baja bantalan digunakan khusus untuk aplikasi bantalan bola dan rol, dan terdiri dari dua jenis utama berdasarkan kandungan karbonnya: baja karbon rendah (0,10 hingga 0,20% C) yang diperkeras pada permukaan dan baja karbon tinggi (-1,0% C) yang diperkeras secara menyeluruh. Banyak dari baja ini dilindungi oleh sebutan SAE/AISI untuk memastikan standar kualitas. Aplikasi utama baja bantalan adalah dalam mesin dan peralatan yang memerlukan ketahanan aus yang tinggi dan kemampuan untuk menahan beban berat secara konsisten. Baja tahan panas kromium-molibdenum mengandung 0,5 hingga 9% kromium dan 0, hingga 1,0% molibdenum, dengan kandungan karbon biasanya di bawah 0,2%. Kromium dalam baja ini memberikan peningkatan ketahanan terhadap oksidasi dan korosi, sementara molibdenum meningkatkan kekuatan pada suhu tinggi. Baja ini biasanya disuplai dalam kondisi normalisasi dan temper, quench dan temper, atau anil. Baja tahan panas kromium- molibdenum banyak digunakan dalam industri minyak dan gas serta dalam pembangkit listrik tenaga fosil dan nuklir, berkat kemampuannya untuk bertahan dalam lingkungan yang korosif dan bersuhu tinggi.
Berikut ini pengaplikasian baja Paduan rendah pada barang yang digunakan dalam beberapa industri dan ditemui dalam kehidupan sehari-hari: Adapun pengaruh beberapa unsur terhadap baja paduan rendah yang dijabarkan sebagai berikut :
- Mn Steels Baja paduan rendah dengan kandungan mangan (Mn) memiliki komposisi kimia yang meliputi karbon (C) sebesar 0,3% hingga 0,45% dan mangan (Mn) berkisar antara 0,25% hingga 1%, dengan beberapa varian yang mengandung 1,6% hingga 1,9% untuk mendapatkan kekuatan yang lebih tinggi dan kemampuan las yang lebih baik dibandingkan baja ringan. Baja ini dikenal memiliki kekuatan tinggi dan kemampuan pengerasan yang baik, sehingga ideal untuk digunakan dalam berbagai aplikasi seperti gandar, poros, roda gigi, batang pengikat untuk mobil, dan peralatan pertanian. Proses perlakuan panas seperti pendinginan (quenching), tempering, anil, dan normalisasi digunakan untuk meningkatkan sifat mekanik baja ini. Mangan dalam baja berperan penting dalam pengerasan larutan padat, penyempurnaan ukuran butir, dan peningkatan proporsi perlit, yang semuanya berkontribusi pada peningkatan kekuatan dan ketangguhan baja. Dengan demikian, baja paduan rendah Mn menawarkan kombinasi yang optimal dari kekuatan, kemampuan pengerasan,
ideal untuk komponen mekanis yang mengalami beban berat dan kondisi operasi yang keras. Adapun grafik tegangan regangan untuk baja paduan rendah khusus : Penjelasan contoh mengenai baja paduan rendah khusus :
- HSLA Steels Baja paduan rendah berkekuatan tinggi (HSLA) atau baja paduan mikro, dirancang untuk memberikan sifat mekanik yang lebih baik dan ketahanan terhadap korosi atmosfer yang lebih tinggi dibandingkan baja karbon konvensional. Baja ini memiliki kemampuan bentuk yang baik, kekuatan lelah, dan kemampuan las yang unggul. Mereka tidak dianggap sebagai baja paduan dalam pengertian normal karena dirancang untuk memenuhi sifat mekanik tertentu dengan kekuatan luluh lebih besar dari 275 MPa (40 ksi). Komposisi kimia baja HSLA dapat bervariasi tergantung pada ketebalan produk untuk memenuhi persyaratan mekanis yang diinginkan. Baja HSLA dalam bentuk lembaran atau pelat mengandung karbon rendah (0, hingga 0,25%) untuk menghasilkan kemampuan bentuk dan las yang memadai, serta memiliki kandungan mangan hingga 2,0%. Berbagai elemen lain seperti kromium, nikel, molibdenum, tembaga, nitrogen, vanadium, niobium, titanium, dan zirkonium digunakan dalam jumlah kecil untuk meningkatkan sifat mekanik. Aplikasi baja HSLA
mencakup pipa minyak dan gas, kendaraan berat, mesin konstruksi dan pertanian, peralatan industri, tangki penyimpanan, gerbong kereta api, kapal, jembatan, struktur lepas pantai, menara transmisi listrik, tiang lampu, dan bagian struktural kendaraan. Penggunaan baja HSLA dalam industri otomotif menghasilkan penghematan material sekitar $23 per kendaraan, dengan total penghematan mencapai $11.101.714 per tahun (AISI 2004). Varian baja HSLA termasuk baja pelapukan yang mengandung elemen paduan seperti tembaga dan fosfor untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi atmosferik, serta baja ferit-perlit paduan mikro dengan penambahan elemen pembentuk karbida atau karbonitrida yang kuat seperti niobium, vanadium, dan titanium untuk penguatan curah hujan dan pemurnian butiran. Jenis lain termasuk baja perlitik yang mungkin mengandung tambahan elemen paduan untuk meningkatkan kekuatan dan ketangguhan, baja ferit acicular dengan kombinasi kekuatan hasil tinggi dan ketangguhan yang baik, serta baja fase ganda dengan struktur mikro martensit dalam matriks feritik untuk kombinasi keuletan dan kekuatan tarik yang tinggi. Selain itu, baja dengan kontrol bentuk inklusi menggunakan penambahan kecil kalsium, zirkonium, atau titanium untuk meningkatkan keuletan dan ketangguhan tembus ketebalan dengan mengubah bentuk inklusi sulfida menjadi butiran kecil yang tersebar.
- TRIP Steels TRIP (Transformation Induced Plasticity) adalah salah satu jenis baja berkekuatan tinggi tingkat lanjut (AHSS) yang dikembangkan untuk industri otomotif. Baja ini memiliki struktur mikro yang terdiri dari butiran ferit lunak dengan bainit dan austenit tertahan. Selama deformasi plastik, seperti saat terjadi injakan atau tabrakan, austenit yang tersisa bertransformasi menjadi martensit, yang merupakan fase keras. Martensit yang keras ini menunda awal terjadinya necking, sehingga menghasilkan produk dengan perpanjangan total yang tinggi, sifat mampu bentuk yang sangat baik, dan penyerapan energi benturan yang tinggi. Selain itu, baja TRIP juga menunjukkan batas ketahanan lelah yang sangat tinggi, memberikan performa daya tahan yang sangat baik. Baja TRIP dapat direkayasa untuk memberikan sifat mampu bentuk yang sangat baik dalam pembuatan bagian-bagian yang rumit, serta dapat dirancang untuk struktur tubuh otomotif guna memberikan penyerapan energi tabrakan yang sangat baik.
