Baja Karbon dan Paduannya

Baja Karbon dan Paduannya

Baja karbon dan paduannya adalah metal yang biasanya paling banyak digunakan dalam berbagai macam aplikasi, seperti gears, baut, bodi dari mobil, pegas, rel kereta api, roda kereta api, dan lain-lain. Tentunya dibutuhkan komposisi dan proses tertentu untuk mendapatkan suatu material yang akan digunakan untuk suatu aplikasi tertentu.

Pengaruh dari beberapa unsur pada Baja

            Berikut adalah tabel beberapa unsur yang biasanya digunakan sebagai paduan pada baja.

           

Unsur	Pengaruh
Boron	Meningkatkan kemampuan untuk diperkeras tanpa mengurangi kemampu bentukannya dan kemampuan untuk diproses pemesinan (tak jarang juga meningkatkan dua sifat tersebut).
Calcium	Deoksidasi baja, meningkatkan ketangguhan, dan meningkatkan kemampu bentukan serta kemampuan untuk diproses pemesinan.
Carbon	Meningkatkan kemampuan untuk diperkeras, kekerasan, kekuatan, dan ketahanan terhadap aus. Mengurangi keuletan, kemampuan untuk dilas, dan ketangguhan.
Cerium	Mengontrol bentuk dari inklusi dan meningkatkan ketangguhan pada baja karbon rendah, serta meng-deoksidasi baja.
Chromium	Meningkatkan ketangguhan, kemampuan untuk diperkeras, ketahanan terhadap aus dan korosi, dan tahan terhadap temperatur tinggi.
Cobalt	Meningkatkan kekuatan dan kekerasan pada temperatur yang meningkat.
Copper	Meningkatkan ketahanan terhadap korosi atmosfer dan meningkatkan kekuatan dengan sedikit ‘mengorbankan’ keuletannya.
Lead (Timah hitam)	Meningkatkan kemampuan untuk diproses pemesinan.
Magnesium	Mempunyai pengaruh yang sama dengan Cerium.
Manganese	Meningkatkan kemampuan untuk diperkeras, kekuatan, ketahanan terhadap abrasi, dan kemampuan untuk diproses pemesinan. Meng-deoksidasi baja cair, dan mengurangi kemampuan untuk dilas.
Molybdenum	Meningkatan kemampuan untuk diperkeras, ketahanan terhadap aus, ketangguhan, kekuatan terhadap kenaikan temperatur, ketahanan terhadap mulur, dan kekerasan.
Nickel	Meningkatkan kekuatan, ketangguhan, dan ketahanan terhadap korosi, serta kemampuan untuk diperkeras.
Niobium	Memberikan ukuran butir yang terbaik, dan meningkatkan kekuatan, serta ketangguhan terhadap beban impak. Menurunkan temperatur transisi dan kemampuan untuk diperkeras.
Phoporus	Meningkatkan kekuatan, kemampuan untuk diperkeras, ketahana terhadap korosi, dan kemampuan untuk diproses pemesinan. Sangat berpengaruh pada penurunan keuletan dan ketangguhan.
Selenium	Meningkatkan kemampuan untuk diproses pemesinan.
Silicon	Meningkatkan kekuatan, kekerasan, ketahanan terhadap korosi, dan konduktivitas elektrik. Menurunkan kemampuan untuk diproses pemesinan dan kemampu bentukan pada kondisi dingin.
Sulfur	Meningkatkan kemampuan untuk diproses pemesinan ketika dikombinasi dengan Manganese. Menurunkan kekuatan impak dan keuletan.
Tantalum	Mempunyai pengaruh yang sama dengan Niobium.
Tellurium	Meningkatkan kemampuan untuk diproses pemesinan, kemampu bentukan, dan ketangguhan.
Titanium	Meningkatkan kemampuan untuk diperkeras. Meng-deoksidasi baja.
Tungsten (Wolfram)	Mempunyai pengaruh yang sama dengan Cobalt.
Vanadium	Meningkatkan kekuatan, ketangguhan, ketahanan terhadap abrasi, dan kekerasan pada temperatur yang meningkat.
Zirconium	Mempunyai pengaruh yang sama dengan Cerium.

Residu pada Baja

         Biasanya ketika produksi, refining, dan pemrosesan, akan terbentuk unsur-unsur residu yang tidak kita harapkan. Berikut, tabel dari beberapa residu yang biasanya dijumpai pada material yang telah diproses.

Unsur	Pengaruh
Antimony (Arsenic)	Mengakibatkan kegetasan.
Hydrogen	Mengakibatkan material menjadi getas. Dapat dihilangkan dengan ketika pemanasan.
Nitrogen	Meningkatkan kekuatan, kekerasan, dan kemampuan untuk diproses pemesinan.
Oxygen	Meningkatkan kekuatan baja yang di-rim. Sangat berpengaruh pada penurunan ketangguhan.
Tin (Timah putih)	Mengakibatkan kegetasan.

Kode-kode untuk Baja

         Untuk peng-kode-an pada baja, terdapat dua standar yaitu AISI dan SAE. Standar ini menggunakan 4 digit, 2 digit pertama mengindikasikan unsur-unsur paduan serta presentasenya, dan 2 digit terakhir mengindikasikan jumlah karbon berdasarkan massanya. Standar yang lainnya adalah ASTM. Terdiri dari 4 digit juga, 1 digit pertama dituliskan dengan menggunakan huruf dan menandakan jenis logamnya, misal huruf ‘A’ untuk logam ferro, dan 3 digit terakhir berupa angka.

            Belakangan digunakan suatu standar untuk peng-kode-an, yaitu dengan UNS (Unified Numbering System). Terdiri dari 6 digit, 1 digit pertama, berupa huruf, mengindikasikan jenis umum dari paduan, dan 5 digit terakhir, berupa angka, adalah komposisinya.  Huruf-hurufnya, antara lain :

 Baja Karbon

         Baja karbon dapat diklasifikan berdasarkan komposisi karbon di dalamnya.

 Baja Paduan

            Baja paduan adalah baja yang memiliki kandungan unsur paduan yang lebih dominan dan perhatian yang lebih diberikan kepada baja jenis ini ketika pembuatannya. Dengan memberikan perlakuan panas pada baja jenis ini, bisa didapatkan sifat baru sesuai dengan yang kita inginkan.

High Strength Low Alloy Steel (HSLAS)

         Baja jenis ini biasanya memiliki kandungan karbon yang sangat sedikit, kurang dari 0,30%, dan memiliki karakteristik pada struktur mikronya, yang terdiri dari ferrite dan martensite serta austenite. Produksi baja ini biasanya dalam bentuk lembaran-lembaran yang dibentuk dari microalloying dan controlled hot rolling. Namun, ada juga yang diproduksi dalam bentuk bidang, batang, dan batang-batang berstruktur.

            Peng-kode-an baja ini memakai sistem AISI yang membaginya ke dalam 3 kategori, yaitu :

Termasuk di dalamnya unsur-unsur seperti C, Mn, P, dan N.

Terdari dari Nb, Cr, Cu, Mo, Ni, Si, Ti, V, dan Zr, bisa dalam bentuk tunggal atau kombinasi.

Memiliki ketahanan terhadap korosi lingkungan dan diperkirakan 4 kalinya dari baja karbon rendah yang konvensional. Termasuk di dalamnya, Si, P, Cu, Ni, dan Cr dalam bentuk kombinasi yang beragam. Sebagai tambahan, kemampu bentukan dari baja ini diberi nilai dengan huruf; F untuk luar biasa, K untuk bagus, dan O untuk sedang-sedang saja.

Baja HSLA yang diproduksi belakangan ini (Microalloyed Steel), memiliki sifat yang super dan dapat mengurangi ketergantungan pada proses perlakuan panas. Terdiri dari ferrite dan pearlite pada susunan struktur mikronya, serta partikel karbon nitrid yang terdispersi secara baik. Komposisi dari baja ini biasanya terdiri dari 0,5% C, 0,8% Mn, dan 0,1% V. Produksi baja ini juga sangat efisien, bahkan dapat menghemat pengeluaran hingga 10%, karena tidak diperlukannya proses-proses seperti, quenching, tempering, dan stress relieving.

Ada lagi jenis baja HSLA yang lain yaitu Nanoalloyed Steel. Baja jenis ini masih dalam pengerjaan. Butiran yang dimiliki baja jenis ini sangat kecil sekali, sekitar 10-100 nm, dan diproduksi menggunakan gelas logam (Metallic Glasses) sebagai precursor.

Baja Dua Fasa

Sesuai dengan namanya baja ini memiliki dua fasa, yaitu ferrite dan martensite (masing-masing memberikan kontribusinya yang saling berlawanan dalam membentuk sifat dari baja). Baja ini memiliki karakteristik proses pengerjaan pengerasan yang tinggi, yang meningkatkan keuletan dan kemampu bentukan. Pengkodean baja jenis ini biasanya dengan huruf ‘D’.