Klasifikasi Baja Paduan (Alloy Steel)

Klasifikasi Baja Paduan – Baja Paduan adalah baja yang mengandung selain Fe dan C juga unsur-unsur paduan lainnya. Unsur-unsur paduan yang ditambahkan pada baja diantaranya Ni, Cr, Mo, Ti, Mn dan lain-lain.

Tujuan penambahan unsur paduan adalah untuk mendapatkan sifat yang diinginkan sesuai aplikasinya, diantaranya :

Meningkatkan toughness, kekuatan tarik tanpa kehilangan keuletannya.
Mempertahankan sifat-sifatnya pada suhu tinggi.
Meningkatkan ketahanan korosi dan fatik.
Meningkatkan kekerasan.
Meningkatkan mampu mesin.
Meningkatkan elastisitas.

Pengaruh Unsur-Unsur Terhadap Baja

1. Karbon (C)

Menambah: kekuatan dan kekerasan (maksimal pada C = 0,9%), kemampuan untuk dikeraskan.
Mengurangi: titik cair, pemuaian, mampu las dan tempa.

2. Posphor (P)

Menambah: keenceran, rapuh, dingin, tahan panas.
Mengurangi: pemuluran, tahan pukulan.

3. Sulfur (S)

Menambah: kekentalan, mampu potong, rapuh panas.
Mengurangi: tahan pukulan.

4. Nitrogen (N)

Menambah: kekuatan, kerapuhan.
Mengurangi: tahan lama (usia).

5. Hidrogen (H)

Menambah: kerapuhan.
Mengurangi: tahan takik.

6. Silisium (Si)

Menambah: elastisitas, kekuatan, tahan karat, pemisahan grafit pada besi cor.
Mengurangi: mampu las.

7. Mangan (Mn)

Menambah: kekuatan, pengerasan total, tahan pukulan, tahan aus.
Mengurangi: mampu mesin, pemisahan grafit pada besi cor.

8. Nickel (Ni)

Menambah: kekuatan, keuletan, tahan karat, pengerasan total, tahanan listrik.
Mengurangi: pemuaian.

9. Chrom (Cr)

Menambah: kekerasan, tahan panas, kekuatan, tahan aus dan karat.
Mengurangi: pemuluran.

10. Vanadium (V)

Menambah: tahan lama, kekerasan, ulet, tahan panas.
Mengurangi: kepekaan terhadap temperatur tinggi.

11. Molibden (Mo)

Menambah: kekerasan, tahan lama dan tahan panas.
Mengurangi: pemuaian dan mampu tempa.

12. Cobalt (Co)

Menambah: kekerasan, tahan panas, kekuatan memotong.
Mengurangi: ulet.

13. Wolfram (W)

Menambah: kekerasan, kekuatan, tahan karat, tahan panas.
Mengurangi: pemuaian.

14. Aluminium (Al)

Menambah: nitriding (kemampuan unsur untuk dimasuki nitrogen), kekerasan.
Mengurangi: berat benda.

Klasifikasi Baja Paduan

a. Baja Paduan Rendah

Baja paduan rendah adalah baja paduan dengan jumlah unsur paduan <10% dan memiliki kadar karbon sama seperti baja karbon, tetapi ada sedikit unsur paduan. Penambah unsur paduan dapat meningkatkan kekuatan tanpa mengurangi keuletannya, kekuatan fatik selain itu daya tahan terhadap korosi, aus, dan panas lebih baik. Aplikasi baja paduan rendah digunakan untuk bahan kapal, jembatan, roda kereta api, ketel uap, tangki gas.

Berdasarkan sifatnya baja paduan rendah dapat dikelompokkan menjadi baja kuat, baja tahan suhu rendah dan baja tahan panas. Baja kuat memiliki karakter kakuatan tariknya 379-620 MPa, sifat mampu lasnya baik ( C kurang dari 0,2%), tangguh dan sifat mekaniknya sangat baik, mangan (1%), tembaga (<0,5%) dan Si dapat memuculkan solid solution pada ferit, Nb, Ti, V, N (0,2%) mampu menghambat pertumbuhan butir saat hot rolling dan membentuk presipitat, Al dan Si untuk deoksidasi. Baja ini dapat diaplikasikan pada baja pegas.

b. Baja Paduan Tinggi

Adalah baja paduan dengan kandungan unsur paduan di atas 5%. Baja paduan tinggi memiliki beragam jenis diantaranya baja tahan karat, baja mangan, baja perkakas. Baja paduan tinggi digunakan untuk keperluan-keperluan khusus yang memang diperlukan karakteristik material tertentu yang tidak terdapat pada baja paduan rendah.

1. Baja Tahan Karat (Stainless steel)

Memiliki kandungan krom lebih besar dari 11%. Baja tahan karat terbagi dalam beberapa jenis yakni baja tahan karat feritik, baja tahan karat austenitik, baja tahan karat martensit dan baja tahan karat karat duplek.

Baja tahan karat feritik memiliki unsur paduan utama Fe dan Cr, struktur mikro terdiri fasa ferit, bersifat non heat treatable (tidak mampu diperlakukan panas), dapat diperkeras dan diperkuat dengan cold working dan bersifat magnetic. Penggunaan baja ini digunakan misalnya untuk cetakan gelas, valve pada suhu tinggi, ruang pembakaran. Jenis yang termasuk kelompok ini misalnya AISI 409 dan AISI 446.

Baja tahan karat austenitik memiliki unsur paduan utama berupa Fe, Cr, Ni (Cr>16%, Ni>3,5% ada Mn), struktur mikro terdiri fasa austenite. Baja ini non heat treatable (tidak mampu diperlakukan panas), dapat diperkeras dan diperkuat dengan cold working, tidak bersifat magnetic, ketahanan korosinya paling baik dan paling banyak diproduksi. Kemudian Baja ini digunakan untuk bajana cryogenic, peralatan proses industri makanan dan kimia. Contoh jenis yang termasuk baja austenitik adalah AISI 304 dan AISI 316L.

Baja tahan karat martensitik memiliki unsur paduan utama Fe dan Cr, struktur mikro terdiri fasa martensit, dapat diperkeras dan diperkuat dengan perlakuan panas dan bersifat magnetic. Penggunaan material ini misalnya untuk bearing, surgical tools. Jenis yang termasuk kelompok ini misalnya AISI 410 dan AISI 440A.

Baja tahan karat dupleks dinamakan juga precipitation hardenable stainless steel. Baja ini memiliki kandungan unsur paduan utama berupa Fe, Cr, Ni, Al, Mn. Struktur mikro terdiri fasa campuran (ferit dan martensit atau ferit dan austenit). Baja ini bertambah keras karena terjadi transformasi fasa dari austenit menjadi fasa kedua. Baja ini digunakan untuk baja pegas dan bejana tekan. Material yang tergolong jenis ini misalnya AISI 17-7PH.

2. Baja Perkakas (Tools Steel)

Digunakan berbagai kepentingan dalam proses permesinan. Baja ini digunakan setelah dilakukan perlakuan panas/heat treatment. Berdasarkan jenis heat treatment maka baja ini dibedakan dalam beberapa kelompok. Kelompok tool steel tipe W dimana baja perkakas yang dikeraskan dengan pencelupan dalam air. Baja tool steel tipe To dimana baja perkakas yang dikeraskan dengan pencelupan dalam oli. Baja tool steel tipe A dimana baja perkakas yang dikeraskan dalam pendinginan udara bebas. Penggunaan baja perkakas diantaranya untuk cutting tools, dies. Contoh jenis baja ini adalah high speed steel.

3. Baja Mangan (Manganeese Steel/ Hadfield Steel)

Memiliki kandungan mangan lebih besar 13% dan karbon lebih besar 1%. Baja ini memiliki struktur mikro austenit pada suhu kamar. Sifat mekaniknya memiliki kekerasan tinggi dan jika dideformasi akan semakin bertambah keras karena struktur austenit menjadi martensit atau lebih keras. Penggunaan baja ini diantaranya untuk mangkuk pengeruk pada alat berat, teralis penjara, frog rel kereta api.