materi STEELS

Dr. Ir. Winarto, M.Sc. 1

DEPARTEMEN METALURGI & MATERIAL DEPARTEMEN METALURGI & MATERIAL

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIAFAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA

Dr. Ir. Winarto, M.Sc.

DEFINISI BAJADEFINISI BAJA

Baja : Material dengan bahan dasar Fe, Baja : Material dengan bahan dasar Fe,

dengan C maks : 2%, sdengan C maks : 2%, serta mengandung erta mengandung

unsur pengikut seperti : Si, P, S, Mn &unsur pengikut seperti : Si, P, S, Mn &

unsur paduan seperti : Cr, Ni, Mo, dllunsur paduan seperti : Cr, Ni, Mo, dll


Baja (Steel)Baja (Steel)

Keuntungan:Keuntungan: •• Relatif MurahRelatif Murah

•• Kekuatan dan Keuletan memadaiKekuatan dan Keuletan memadai

•• Ketangguhan tinggiKetangguhan tinggi

•• Dapat dilasDapat dilas

Kekurangan: Kekurangan: •• Berat (berat jenis tinggi)Berat (berat jenis tinggi)

•• Mudah berkaratMudah berkarat

•• Tidak Tahan Temperatur TinggiTidak Tahan Temperatur Tinggi

•• Tidak Tahan AusTidak Tahan Aus






Pengaruh Unsur Dalam BajaPengaruh Unsur Dalam Baja

Karbon (C)Karbon (C)

-- Mempengaruhi kekerasan (hardness) dan kekuatan (strength) Mempengaruhi kekerasan (hardness) dan kekuatan (strength)

-- Membentuk sementit dan karbida lainnya.Membentuk sementit dan karbida lainnya.

ManganMangan (Mn)(Mn)

-- UnsurUnsur deoksidatordeoksidator yangyang mereduksimereduksi kerentanankerentanan terhadapterhadap hothot shortnessshortness

padapada aplikasiaplikasi pengerjaanpengerjaan panaspanas

-- DenganDengan sulfursulfur membentukmembentuk MnS,memperbaikiMnS,memperbaiki mampumampu mesinmesin

SilikonSilikon (Si)(Si)

-- UnsurUnsur yangyang berpengaruhberpengaruh dalamdalam prosesproses deoksidasideoksidasi danjugadanjuga

meningkatkanmeningkatkan ketahananketahanan terhadapterhadap scallingscalling

PhosforPhosfor (P)(P)

-- MembentukMembentuk SteaditSteadit (Fe(Fe33P)P)

SulfurSulfur (S),(S), MemberikanMemberikan efekefek negatifnegatif “Hot“Hot Shortness”Shortness”


Pengaruh Unsur PaduanPengaruh Unsur Paduan

Khromium (Cr)Khromium (Cr)

-- Meningkatkan ketahanan terhadap korosi dan oksidasiMeningkatkan ketahanan terhadap korosi dan oksidasi

-- Unsur pembentuk karbidaUnsur pembentuk karbida

-- Pada temperatur tinggi, meningkatkan kekuatan dan Pada temperatur tinggi, meningkatkan kekuatan dan

meningkatkan ketahanan terhadap abrasi.meningkatkan ketahanan terhadap abrasi.

Vanadium (V)Vanadium (V)

-- Menghambat pertumbuhan butir selama dikenai panasMenghambat pertumbuhan butir selama dikenai panas

-- Memperbaiki ketangguhan dan mampu keras dari baja. Memperbaiki ketangguhan dan mampu keras dari baja.

-- Merupakan penstabil austenit.Merupakan penstabil austenit.

Molybdenum (Mo )Molybdenum (Mo )

-- Unsur yang berfungsi meningkatkan mampu keras bajaUnsur yang berfungsi meningkatkan mampu keras baja

karena membentuk karbida yang stabil pada suhu tinggi.karena membentuk karbida yang stabil pada suhu tinggi.

Solid solution hardening for bcc IronSolid solution hardening for bcc Iron

0 1 2 3 4

Impurity Concentration (At. %)

Yie

ld s

tre

ng

th (

MP

a) C + N

P

Si

Cu

Ti

Al

Ni

Mo W

V

Co

Cr

Mn

Weidmann, Laws and Reid, Structural Materials

300

250

200

150

100

50

0


DIAGRAM KESETIMBANGAN Fe-C

Diagram FeDiagram Fe--FeFe33CC

0.5% C ferrite + pearlite

1.5% C ferrite + cementite


IRONIRON--CARBON (FeCARBON (Fe--C) PHASE DIAGRAMC) PHASE DIAGRAM

Pure iron: 3 solid Pure iron: 3 solid phasesphases

BCC ferrite (BCC ferrite (aa))

FCC Austenite (FCC Austenite (gg))

BCC BCC dd

Beyond 6.7% C Beyond 6.7% C cementitecementite (Fe(Fe33C)C)

Eutectic: 4.3% CEutectic: 4.3% C

L L gg + Fe+ Fe33CC

(L (L solid + solid)solid + solid)

Eutectoid: 0.76% CEutectoid: 0.76% C

gg aa + Fe+ Fe33C C

(solid (solid solid + solid + solidsolid))


EUTECTOID MICROSTRUCTURE

HYPO-EUTECTOID MICROSTRUCTURE


HYPER-EUTECTOID MICROSTRUCTURE

Coarse pearlite+

proeutectoid phase

As-cast

microstructure

Fine pearlite +

proeutectic phase

Bainite Matensite

(BCT)

Tempered

martensite

Austenite

(g, A)

slow

cooling

fast

cooling

moderate

cooling rapid

quenching

reheating

NON-EQUILIBRIUM TRANSFORMATION


Quenching dan Temper Heat TreatmentsQuenching dan Temper Heat Treatments (Pengerasan)(Pengerasan)

Quench :Quench : pencelupan untuk pendinginan cepat untuk pencelupan untuk pendinginan cepat untuk mendapatkan fasa martensitmendapatkan fasa martensit

Austenite sisa Austenite sisa -- Austenite yang tidak berhasil berAustenite yang tidak berhasil ber--transformasi menjadi martensite selama pencelupan transformasi menjadi martensite selama pencelupan karena adanya penambahan volume seiring terjadinya karena adanya penambahan volume seiring terjadinya reaksi transformasi.reaksi transformasi.

Martensite temper Martensite temper –– struktur mikro ferrite and struktur mikro ferrite and cementite yang terbentuk saat martensite ditemper.cementite yang terbentuk saat martensite ditemper.

Quench cracks Quench cracks -- Cracks yang terbentuk pada Cracks yang terbentuk pada permukaan baja saat quenching karena gaya tarik permukaan baja saat quenching karena gaya tarik tegangan sisa yang dihasilkan dan oleh adanya tegangan sisa yang dihasilkan dan oleh adanya perubahan volume saat transformasi austeniteperubahan volume saat transformasi austenite--keke--martensitemartensite

TTT DIAGRAM

UNTUK NON-EQUILIBRIUM TRANSFORMATION


CCT DIAGRAM

UNTUK NON-EQUILIBRIUM TRANSFORMATION

28

Heat treatments of the steel

A : to soften the steel, remove residual stress in furnaces

N : to obtain a uniform austenitic structure in the air

Q : to make martensite (strong but usually too hard and brittle)

QT : to give toughness to the martensite


DAERAH KERJA PROSES ANNEALLING

DASAR PENGERASAN BAJA

Waktu

Tem

per

ature

1st Tempering Pre-heating

Austenitizing

2nd Tempering

Austenit

Bainit

Ferrite Martensite

--- Tujuan TEMPERING: untuk mengurangi tegangan sisa dan martensit menjadi tangguh.



Pengaruh Prosentase karbon dan perlakuan panas terhadap sifat baja


Ada Pertanyaan..... ?

Documents

materi STEELS