Pengaruh Unsur-Unsur Penyusun Paduan Pada Ketahanan Karat dan Besi

commit to user

BAB II KAJIAN PUSTAKA

2.1 Baja

Logam besi adalah unsure kimia yang mempunyai sifat-sifat kuat, liat dan keras. Logam pada umumnya bukan berbentuk senyawa, tetapi merupakan paduan. Baja adalah gabungan logam yang tersusun dari besi sebagai unsur utama dan karbon sebagai unsur penguat. Unsur karbon inilah yang banyak berperan dalam peningkatanya. Perlakuan panas dapat mengubah sifat baja dari lunak seperti kawat menjadi keras seperti pisau. Penyebabnya adalah perlakuan panas mengubah struktur mikro besi yang berubah-ubah, dengan perubahan struktur kristal. Di samping itu baja juga dapat mengandung unsur campuran lain seperti sulfur S, posfor P, silikon Si, dan mangan Mn yang jumlahnya dibatasi berdasarkan kegunaannya.

2.1.1 Pengaruh Unsur-Unsur Penyusun Paduan Pada Ketahanan Karat dan Besi

Dalam keadaan murni, baja memiliki sifat yang sangat baik, namun untuk meningkatkan kekuatannya, diperlukan tambahan lain sebagai unsur paduan. Sering kali baja diberi tambahan unsur-unsur antara lain: 1. Unsur Karbon C Karbon merupakan salah satu unsur terpenting yang dapat meningkatkan kekerasan dan kekuatan baja. Kandungan karbon di dalam baja sekitar 0,1 – 1,7 sedangkan unsur lainnya dibatasi persentasinya sesuai dengan kegunaan baja. Paduan unsur yang bercampur di dalam lapisan adalah untuk membuat baja bereaksi terhadap pengerjaan panas dan menghasilkan sifat – sifat yang khusus. Karbon dalam besi dapat berupa larutan padat intetisi, dengan atom yang kecil dikeliling oleh atom – atom yang lebih besar. Pada suhu dibawah 912 C terdapat daerah temperatur fasa austenit dimana besi mempunyai struktur fcc. commit to user 2. Unsur Mangan Mn Semua baja mengandung mangan karena sangat dibutuhkan dalam proses pembuatan baja. Kandungan mangan lebih kurang 0,6 masih belum dapat disebut sebagai paduan dan tidak mempengaruhi sifat baja, dengan kata lain mangan tidak memberikan pengaruh yang besar pada struktur baja dalam jumlah rendah. Dengan bertambahnya kandungan mangan maka suhu kritis menurun secara seimbang. Mangan membuat butiran lebih halus. Penambahan unsur mangan dalam baja dapat menaikkan kuat tarik sehingga baja dengan penambahan mangan memiliki sifat kuat dan kenyal. 3. Silikon Si Silikon sampai kadar 3,2 bersifat menurunkan kekerasan besi. Kadar silikon menentukan beberapa bagian dari karbon yang terikat dengan besi, dan berapa bagian yang berbentuk grifit karbon bebas setelah tercapai keadaan yang seimbang. Kelebihan silikon akan membentuk ikatan yang keras dengan besi, sehingga dapat dikatakan bahwa silikon diatas 3,2 akan meningkatkan kekerasan. 4. Nikel Ni Nikel mempunyai pengaruh yang sama seperti mangan, yaitu menurunkan temperatur kritis dan kecepatan pendinginan kritis, memperbaiki kekuatan tarik atau menaikkan sifat kenyal, tahan panas, jika pada paduan baja terdapat unsur nikel sekitar 25 maka baja dapat tahan terdapat korosi. Unsur yang mempunyai bentuk kisi fcc fase centered cubic larut dengan baik dalam austenit dan unsur yang mempunyai bentuk kisi bcc body centered cubic larut dengan baik dalam ferrit. Nikel adalah salah satu unsur yang mempunyai bentuk kisi fcc, yang larut lebih baik dalam austenit dari pada dalam ferrit, sehingga mempengaruhi penurunan kecepatan transformasi dan meningkatkan mampu kerasnya. Unsur nikel yang bertindak sebagai tahan karat korosi disebabkan nikel bertindak sebagai lapisan penghalang yang melindungi permukaan baja. commit to user 5. Kromium Cr Sifat unsur kromium Cr dapat menurunkan kecepatan pendinginan kritis Cr sejumlah 1,5 cukup meningkatkan kekerasan dalam minyak. Penambahan kromium pada baja menghasilkan struktur yang lebih baik karena dapat membentuk karbida. Kromium dapat menambah kekuatan tarik dan keplastisan serta berguna juga dalam bentuk lapisan pasif untuk melindungi baja dari korosi serta tahan terhadap suhu tinggi. Kromium mempunyai bentuk kisi bcc body centered cubic yang lebih baik larut dalam ferrit. 6. Belerang S Kandungan belerang harus ditambahkan sedikit mungkin karena mempengaruhi kualitas baja. Dalam jumlah yang banyak belerang dapat membuat baja menjadi rapuh dalam keadaan panas. Dengan adanya unsur mangan dalam baja paduan, belerang cenderung untuk membentuk sulfida-sulfida besi FeS. Karat atau korosi merupakan masalah yang penting dalam bahan logam. Korosi dengan mudah terjadi pada udara bebas yang mengandung garam atau jika udara mengandung sulfurdioksida maka asam sulfur akan menyerang besi dan menghasilkan asam besi belerang sehingga membentuk suatu ikatan FeSO 4 . Paduan Cr pada besi diatas 12-13 , karat yang berwarna merah tidak terbentuk, karena oleh adanya oksigen diudara terjadi permukaan yang stabil permukaan pasif. Oleh karena itu baja yang mengandung unsur tersebut dinamakan baja tahan karat. Kalau baja mengandung lebih dari 17 Cr akan terbentuk suatu lapisan yang stabil. Karat dari lapisan baja tahan karat 17 Cr sering terjadi disebabkan karena presipitasi karbida Cr pada batas butir dan oksidasi Cr dari permukaan karenanya lapisan permukaan menjadi kekurangan Cr yang mengurangi ketahanan karatnya. Apabila Ni dipadukan pada besi, kehilangan berat yang disebabkan korosi didalam asam berkurang dan ketahanan korosi bisa diperbaiki. Baja tahan karat adalah baja paduan yang memanfaatkan keefektifan unsur paduan tersebut seperti Cr dan Ni dan dapat dibagi menjadi sistem Fe-Cr dan Fe-Cr-Ni. Yang pertama termasuk dalam baja martwensit dan ferit dan yang terakhir baja tahan karat commit to user austenit. Biasanya Mo, Cu, dan sebagainya. Ditambahkan pada baja ini untuk memenuhi maksud tertentu pada penggunaan.

2.2 Pemanfaatan Stainless Steel SS