Setelah kemarin membahas beberapa macam proses pembuatan baja, di artikel ini Sobat Logam Ceper akan mengetahui 2 unsur pembuatan baja.
Sebelum mendalami materi baja ini, mari kita ketahui terlebih dahulu sedikit mengenai sejarah baja. Baja pertama kali ditemukan di Sparta 7 abad sebelum masehi. Baja merupakan suatu campuran dari besi dan karbon. Unsur karbon (C) sendiri menjadi bahan dasar campuran. Selain itu juga, baja mengandung unsur campuran lainnya, seperti sulfur (S), fosfor (P), silikon (Si), dan mangan (Mn) yang jumlahnya dibatasi. Untuk kandungan karbon di dalam baja berkisar antara 0,1-1,7% sedangkan untuk unsur lainnya dibatasi sesuai persentasenya. Unsur paduan yang bercampur di dalam lapisan baja, untuk membuat baja bereaksi terhadap pengerjaan panas atau menghasilkan sifat yang khusus.
2 Macam Unsur dalam Proses Pembuatan Baja
1. Unsur Campuran Dasar (Karbon)
Karbon merupakan salah satu unsur campuran yang sangat penting dalam pembentukan baja. Sifat dari karbon ini membawa pengaruh yang sangat besar dari jumlah persentase dan bentuknya. Adapun penambahan unsur campuran lain ke dalam baja ini memiliki tujuan utama sebagai metode untuk mengubah pengaruh dari unsur karbon. Jika dapat kita bandingkan dengan kandungan karbon, maka diperlukan sejumlah besar unsur campuran lain agar menghasilkan sifat yang dikehendaki pada baja nya. Unsur karbon ini dapat bercampur dengan besi dan baja setelah melalui tahapan pendinginan secara perlahan pada temperatur kamar, sebagai berikut:
a. Untuk membentuk larutan padat ferit maka karbon akan larut dalam besi dengan kandungan diatas 0,006% pada temperatur kamar. Kemudian, pada temperatur sekitar 725° C unsur karbon akan naik lagi hingga 0,03%. Ferit bersifat lunak, tidak kuat, dan kenyal.
b. Sementit (Fe, C) merupakan campuran kimia dalam besi yang mengandung 6,67 % karbon. Unsur sementit ini bersifat keras dan rapuh. Sementit yang bebas atau tersusun dapat larut dalam besi pada lapisan ferit yang menghasilkan struktur perlit. Istilah perlit ini muncul karena ketika di etsa atau di tes dengan jalan goresan dengan mata secara bebas, perlit ini terlihat seperti karang mutiara. Perlit sendiri merupakan gabungan sifat dari ferit dan sementit. Apabila baja dipanaskan kemudian didinginkan secara cepat maka keseimbangan nya akan rusak dan unsur karbon akan larut dalam bentuk yang lain. Itulah sifat yang dihasilkan dengan bermacam-macam bentuk pemanasan dan periode pendinginan baja. Sifat dan mikro struktur itu yang ada dalam baja sebelum pengerjaan panas (heat treatment) dilakukan.
2. Unsur Campuran Lainnya
Selain unsur karbon yang berperan sebagai pembentukan dasar bagi besi, terdapat juga unsur campuran lainnya yang tentunya jumlah dari persentase nya di kontrol. Unsur yang dimaksud adalah unsur fosfor (P), sulfur (S), silikon (Si), dan mangan (Mn). Adapun pengaruh dari ke empat unsur tadi adalah:
a. Unsur Fosfor
Unsur fosfor membentuk larutan besi fosfida. Persentase maksimum unsur fosfor di dalam baja ialah sekitar 0,05%. Unsur fosfor ini sering dikatakan sebagai unsur yang tidak murni, namun keuntungan dari unsur ini jumlah di dalam baja dapat dikontrol dengan cepat. Baja masih tetap menghasilkan sifat yang keras dan ampuh meskipun titik cair rendah.
b. Unsur Sulfur
Berbanding terbalik dengan unsur fosfor, ketika memiliki titik cair rendah dan ampuh fosfor masih tetap bisa menghasilkan sifat keras dan ampuh. Namun, untuk sulfur ini dapat membahayakan larutan besi sulfida (besi belerang). Besi sulfida terkumpul pada batas butir nya yang membuat baja hanya didinginkan secara singkat (tidak sesuai untuk pengerjaan dingin) karena kerapuhannya. Karena itulah baja dapat dipanaskan secara singkat (tidak sesuai untuk pengerjaan panas) untuk menjadi cair pada temperatur pengerjaan panas dan menyebabkan baja menjadi retak. Kandungan sulfur harus dijaga serendah mungkin di bawah 0,05 %.
c. Unsur Silikon
Baja mengandung silikon sekitar 0,1-0,3%. Silikon ini dapat membuat baja tidak stabil, namun masih tetap dapat menghasilkan lapisan grafit (pemecahan sementit yang menghasilkan grafit) dan menyebabkan baja tidak kuat.
d. Unsur Mangan
Mangan sulfida terbentuk dari campuran unsur mangan dengan sulfur yang diikuti dengan pembentukan besi sulfida juga. Mangan sulfida ini tidak membahayakan baja, bahkan mangan sulfida ini dapat mengimbangi sifat jelek dari sulfur. Untuk menjaga ketidakseimbangan sifat mangan, maka perlu adanya pengontrolan kandungan mangan di dalam baja dari sekumpulan baja yang lain. Baja karbon mengandung mangan lebih dari 1%.
Kesimpulan
Baja merupakan suatu campuran dari besi dan karbon. Dua unsur pembuatan baja diantaranya unsur campuran karbon dan unsur campuran lainnya. Dalam unsur campuran dasar karbon terdapat 2 komponen yaitu larutan ferit dan juga sementit. Untuk unsur campuran lainnya diantaranya Fosfor, Sulfur, Silokon, dan Mangan.
Referensi:
Irwandy.2013.Ilmu-Logam.Bogor:IPB-Press
Penulis:
Alfina Indah Rahmawati
BACA JUGA:
Leave a Reply