Mengetahui Baja Carbon Tinggi

High Carbon Steel atau Baja Karbon Tinggi

Baja Karbon Tinggi (High Carbon Steel) Baja karbon tinggi adalah baja karbon yang memiliki kandungan karbon sebesar 0,6% C – 1,4% C yang berati dalam setiap 1 ton baja karbon tinggi mengandung carbon antara 60-140 kg. Baja karbon tinggi memiliki sifat tahan panas, kekerasan serta kekuatan tarik yang sangat tinggi akan tetapi memiliki keuletan yang lebih rendah sehingga baja karbon ini menjadi lebih getas. Baja karbon tinggi ini sulit diberi perlakuan panas untuk meningkatkan sifat kekerasannya, hal ini dikarenakan baja karbon tinggi memiliki jumlah martensit yang cukup tinggi sehingga tidak akan memberikan hasil yang optimal pada saat dilakukan proses pengerasan permukaan. Dalam pengaplikasiannya baja karbon tinggi banyak digunakan dalam pembuatan alat-alat perkakas seperti palu, gergaji, pembuatan kikir, pisau cukur, dan sebagainya.

Struktur mikronya terdapat pada gambar di bawah ini :

Bagan proses pembuatan baja

Proses pembuatan baja dimulai dengan proses ekstraksi bijih besi. Proses reduksi umumnya terjadi di dalam tanur tiup (blast furnace) di mana di dalamnya bijih besi (iron ore) dan batu gamping (limestone) yang telah mengalami pemanggangan (sintering) diproses bersama-sama dengan kokas (cokes) yang berasal dari batubara. Serangkaian reaksi terjadi di dalam tanur pada waktu dan lokasi yang berbeda-beda, tetapi reaksi penting yang mereduksi bijih besi menjadi logam besi adalah sebagai berikut:

Fe2O3 + 3CO à 2Fe + 3CO2

Luaran utama dari proses ini adalah lelehan besi mentah (molten pig iron)dengan kandungan karbon yang cukup tinggi (4%C) beserta pengotor-pengotor lain seperti silkon, mangan, sulfur, dan fosfor . Besi mentah ini belum dapat dimanfaatkan secara langsung untuk aplikasi rekayasa karena sifat-sifat (mekanis)-nya belum sesuai dengan yang dibutuhkan karena pengotorpengotor tersebut. Besi mentah berupa lelehan atau coran selanjutnya dikirim menuju converter yang akan mengkonversinya menjadi baja.

Proses pembuatan baja umumnya berlangsung di tungku oksigen-basa (basic-oxygen furnace). Di dalam tungku ini besi mentah cair dicampur dengan hingga 30% besi tua (scrap) yang terlebih dahulu dimasukkan ke dalam tanur. Selanjutnya, oksigen murni ditiupkan dari bagian atas ke dalam leburan, bereaksi dengan Fe membentuk oksida besi FeO. Beberapa saat sebelum reaksi dengan oksigen mulai berlangsung, fluks pembentuk slag dimasukkan dalam jumlah tertentu.

Oksida besi atau FeO selanjutnya akan bereaksi dengan karbon di dalam besi mentah sehingga diperoleh Fe dengan kadar karbon lebih rendah dan gas karbon monoksida. Reaksi penting yang terjadi di dalam tungku adalah sebagai berikut:

FeO + C à Fe + CO

Selama proses berlangsung (sekitar 22 menit), terjadi penurunan kadar karbon dan unsur-unsur pengotor lain seperti P, S, Mn, dalam jumlah yang signifikan.

σp = kekuatan patah, σu = kekuatan tarik maksimum, σy = kekuatan

luluh, ef = regangan sebelum patah, x = titik patah, YP = titik luluh

                 Kita juga bisa mengetahui kadar dalam suatu baja sesuai dengan macam-macam standarisasi yang umum digunakan :

•                AISI (American Iron Steel Institute).

•                SAE (Society for Automotive Engineering).

•                JIS (Japanese Industrial Standard).

•                SNI (Standar Nasional Indonesia).

A. AISI-SAE

Standarisasi dengan sistem AISI dan juga SAE merupakan tipe standarisasi dengan berdasarkan pada susunan atau komposisi kimia yang ada dalam suatu baja. Ada beberapa ketentuan dalam Standarisasi baja berdasarkan AISI atau SAE, yaitu :

              Dinyatakan dengan 4 atau 5 angka:

1.              Angka pertama menunjukkan jenis baja.

2.              Angka kedua menunjukkan:

a.              Kadar unsur paduan untuk baja paduan sederhana.

b.              Modifikasi jenis baja paduan untuk baja paduan yang kompleks.

3.              Dua angka atau tiga angka terakhir menunjukkan kadar karbon perseratus persen.

4.              Bila terdapat huruf di depan angka maka huruf tersebut menunjukkan proses pembuatan bajanya.

Contoh standarisasi Baja karbon dengan AISI-SAE :

      SAE 1045, berarti :

              Angka 1   : Baja Karbon

              Angka 0   : Persentase bahan alloy (tidak ada)

              Angka 45 : Kadar karbon (0.45% Karbon)

B. JIS (Japanese Industrial Standard)

                 Standarisasi dengan sistem JIS merupakan salah satu tipe standarisasi atas dasar aplikasi produksi dan grade (kualifikasi untuk aplikasi tertentu). JIS standard dikembangkan oleh Japanese Industrial Standards Comitee yang merupakan bagian dari Kementrian Industri dan Perdagangan Internasional di Tokyo. Sama halnya dengan standarisasi AISI-SAE, standarisasi JIS juga mempunyai beberapa ketentuan, diantaranya :

1.              Diawali dengan SS atau G dan diikuti dengan bilangan yang menunjukkan kekuatan tarik minimum dalam kg/mm2

2.              Diawali dengan S dan diikuti dengan bilangan yang menunjukkan komposisi kimianya.

3.              Untuk golongan Stainless Steel biasanya menggunakan grade dari ASTM dengan menggunakan kode huruf SUS diikuti dengan kode angka sesuai dengan AISI atau SAE.

*) Contoh standarisasi baja karbon dengan JIS :

              JIS G 5101 (Baja karbon cor).

              JIS G 3201 (Baja karbon tempa).

              JIS G 3102 (Baja karbon untuk konstruksi mesin).

              JIS G 3101 (Baja karbon untuk konstruksi biasa).

C. SNI (Standar Nasional Indonesia)

                 Standarisasi SNI ini merupakan tipe standarisasi yang sama dengan JIS, yaitu berdasarkan aplikasi produksi. Ada beberapa contoh standarisasi SNI pada baja karbon yang umumnya terdapat di pasaran, diantaranya :

              SNI 07-0040-2006 (Kawat baja karbon rendah).

              SNI 07-0053-2006 (Batang kawat baja karbon rendah).

              SNI 07-2052-2002 (Baja karbon untuk tulang beton).

              SNI 07-0601-2006 (baja karbon dalam bentuk plat).

Penggunaan Baja Karbon Dalam Teknik Mesin :

Ø  Kandungan C = 0.7 – 0.9%

Digunakan untuk bahan pembuatan :

·         Per (pegas)

·         Mata pahat kayu

·         Mata gergaji kayu

·         Mata serutan kayu, dll

Ø  Kandungan C = 0.9 – 1.1%

Digunakan untuk bahan pembuatan :

·         Mata pahat besi

·         Pelubang (pumcher)

·         Tap

·         Snei

·         Bahan pembuat poros, dll

Ø  Kandungan C = 1.1 – 1.4%

Digunakan untuk bahan pembuatan :

·         Silet

·         Gergaji besi

·         Kikir

·         Tap

·         Snei, dll