sedangkan unsur lainnya dibatasi sesuai dengan kegunaan baja. Unsur paduan yang bercampur di dalam lapisan baja adalah untuk membuat baja bereaksi
terhadap pengerjaan panas dan menghasilkan sifat-sifat yang khusus. Karbon dalam baja dapat meningkatkan kekuatan dan kekerasan tetapi jika berlebihan
akan menurunkan ketangguhan.
2. Unsur Mangan Mn
Semua baja mengandung mangan karena sangat dibutuhkan dalam proses pembuatan baja. Kandungan mangan kurang lebih 0,6 tidak mempengaruhi
sifat baja, dengan kata lain mangan tidak memberikan pengaruh besar pada struktur baja dalam jumlah yang rendah. Penambahan unsur mangan dalam
baja dapat menaikkan kekuatan tarik sehingga baja dengan penambahan mangan dapat memiliki sifat kuat dan ulet.
3. Unsur Silikon Si
Silikon merupakan unsur paduan yang ada pada setiap baja dengan kandungan lebih dari 0,4 yang mempunyai pengaruh untuk menaikkan
tegangan tarik dan menurunkan laju pendinginan kritis. Silikon dalam baja dapat meningkatkan kekuatan, kekerasan, kekenyalan, ketahanan aus, dan
ketahanan terhadap panas dan karat.
4. Unsur Nikel Ni
Nikel mempunyai pengaruh yang sama seperti mangan, yaitu memperbaiki kekuatan tarik dan menaikkan sifat ulet, tahan panas, jika pada
baja paduan terdapat unsur nikel sekitar 2,5 maka baja dapat tahan terhadap korosi. Unsur nikel yang bertindak sebagai tahan korosi disebabkan nikel
bertindak sebagai lapisan penghalang yang melindungi permukaan baja.
Universitas Sumatera Utara
5. Unsur Kromium Cr
Sifat unsur kromium dapat menurunkan laju pendinginan kritis kromium sejumlah 1,5 cukup meningkatkan kekerasan dalam media pendinginan
minyak. Penambahan kromium pada baja menghasilkan struktur yang lebih halus dan membuat sifat baja dikeraskan lebih baik karena kromium dan
karbon dapat membentuk karbida. Kromium dapat menambah kekuatan tarik dan keplastisan serta berguna juga dalam membentuk lapisan pasif untuk
melindungi baja dari korosi serta tahan terhadap suhu tinggi.
2.2.2. Sifat-Sifat Baja
Untuk dapat menggunakan bahan teknik dengan tepat, maka bahan tersebut harus dapat dikenali dengan baik sifat-sifatnya yang mungkin akan
dipilih untuk digunakan. sifat-sifat tersebut tentunya sangat banyak macamnya, untuk itu secara umum sifat-sifat bahan tersebut dapat
diklasifikasikan sebagai berikut:
1. Sifat Kimia
Dengan sifat kimia diartikan sebagai sifat bahan yang mencakup antara lain kelarutan bahan terhadap larutan kimia, basa atau garam dan
pengoksidasiannya terhadap bahan tersebut. Salah satu contoh dari sifat kimia yang terpenting adalah Korosi
2. Sifat Teknologi
Sifat teknologi adalah sifat suatu bahan yang timbul dalam proses pengolahannya. Sifat ini harus diketahui terlebih dahulu sebelum mengolah
atau mengerjakan bahan tersebut.
Universitas Sumatera Utara
Sifat-sifat teknologi antara lain : sifat mampu las weldability, sifat mampu dikerjakan dengan mesin machineability, sifat mampu cor
castability, dan sifat mampu dikeraskan hardenability
3. Sifat Mekanik
Sifat mekanik suatu bahan adalah kemampuan bahan untuk menahan beban-beban yang dikenakan padanya. Beban-beban tersebut dapat berupa
beban tarik, tekan, bengkok, geser, puntir, atau beban kombinasi. Sifat-sifat mekanik yang terpenting antara lain:
a. Kekuatan strength Menyatakan kemampuan bahan untuk menerima tegangan tanpa
menyebabkan bahan tersebut menjadi patah. Kekuatan ini ada beberapa macam, dan ini tergantung pada beban yang bekerja antara lain dapat
dilihat dari kekuatan tarik, kekuatan geser, kekuatan tekan, kekuatan puntir, dan kekuatan bengkok.
b. Kekerasan hardness Dapat didefenisikan sebagai kemampuan bahan untuk bertahan
terhadap goresen, pengikisan abrasi, penetrasi. Sifat ini berkaitan erat dengan sifat keausan wear resistance. Dimana kekerasan ini juga
mempunyai korelasi dengan kekuatan. c. Kekenyalan elasticity
Menyatakan kemampuan bahan untuk menerima tegangan tanpa mengakibatkan terjadinya perubahan bentuk yang permanen setelah
tegangan dihilangkan. Bila suatu bahan mengalami tegangan maka akan terjadi perubahan bentuk. Bila tegangan yang bekerja besarnya tidak
Universitas Sumatera Utara
melewati suatu batas tertentu maka perubahan bentuk yang terjadi bersifat sementara, perubahan bentuk ini akan hilang bersamaan dengan
hilangnya tegangan, akan tetapi bila tegangan yang bekerja telah melampaui batas, maka sebagian bentuk itu tetap ada walaupun tegangan
telah dihilangkan. Kekenyalan juga menyatakan seberapa banyak perubahan bentuk
yang permanen mulai terjadi, dengan kata lain kekenyalan menyatakan kemampuan bahan untuk kembali ke bentuk dan ukuran semula setelah
menerima beban yang menimbulkan deformasi. d. Kekakuan stiffness
Menyatakan kemampuan bahan untuk menerima teganganbeban tanpa mengakibatkan terjadinya perubahan bentuk deformasi atau
defleksi. Dalam beberapa hal kekakuan ini lebih penting daripada kekuatan.
e. Plastisitas plasticity Menyatakan kemampuan bahan untuk mengalami sejumlah
deformasi plastis yang permanen tanpa mengakibatkan terjadinya kerusakan. Sifat ini sangat diperlukan bagi bahan yang akan diproses
dengan berbagai proses pembentukan seperti, forging, rolling, extruding dan sebagainya. Sifat ini sering juga disebut sebagai keuletankekenyalan
ductility. Bahan yang mampu mengalami deformasi plastis yang cukup tinggi dikatakan sebagai bahan yang mempunyai keuletan kekenyalan
tinggi, dimana bahan tersebut dikatakan ulet kenyal ductile. Sedang bahan yang tidak menunjukan terjadinya deformasi plastis dikatakan
Universitas Sumatera Utara
sebagai bahan yang mempunyai keuletan rendah atau dikatakan getas rapuh brittle.
f. Ketangguhan toughness
Menyatakan kemampuan bahan untuk menyerap sejumlah energi tanpa mengakibatkan terjadinya kerusakan. Juga dapat dikatakan sebagai
ukuran banyaknya energi yang diperlukan untuk mematahkan suatu benda kerja, pada suatu kondisi tertentu. Sifat ini dipengaruhi oleh
banyak faktor, sehingga sifat ini sulit untuk diukur. g. Kelelahan fatigue
Merupakan kecenderungan dari logam untuk patah apabila menerima tegangan berulang-ulang cyclic stress yang besarnya masih jauh
dibawah batas kekuatan elastisitasnya. Sebagian besar dari kerusakan yang terjadi pada komponen mesin disebabkan oleh kelelahan.
Karenanya kelelahan merupakan sifat yang sangat penting tetapi sifat ini juga sulit diukur karena sangat banyak faktor yang mempengaruhinya.
h. Keretakan creep Merupakan kecenderungan suatu logam mengalami deformasi plastis
yang besarnya merupakan fungsi waktu, pada saat bahan tersebut menerima beban yang besarnya relatif tetap.
2.2.3. Diagram Fasa Fe-C
Diagram keseimbangan besi karbon seperti pada gambar 2.4 adalah diagram yang menampilkan hubungan antara temperatur dimana terjadi
perubahan fasa selama proses pendinginan dan pemanasan yang lambat
Universitas Sumatera Utara
dengan kadar karbon. Diagram ini merupakan dasar pemahaman untuk semua operasi-operasi perlakuan panas. Dimana fungsi diagram fasa adalah
memudahkan memilih temperatur pemanasan yang sesuai untuk setiap proses perlakuan panas baik proses anil, normalizing maupun proses pengerasan.
Besi karbon terbagi atas dua bagian yaitu baja steel dan cast iron. Baja adalah paduan besi dengan karbon maksimal sampai sekitar 2,
sedangkan cast iron adalah paduan besi dengan karbon diatas 2. Baja dibagi dua bagian yaitu baja yang mengandung kurang dari 0,83 disebut
hypoetectoid dan baja yang mengandung lebih dari 0,83 sampai dengan 2 karbon disebut dengan hyperetectoid.
Pemanasan pada suhu 723 C dengan komposisi 0,8 C disebut
dengan titik eutectoid. Apabila dilakukan pemanasan sebelum mencapai titik eutectoid, pada titik hypoeutectoid terbentuk fasa pearlit dan ferrit. Sedangkan
dibawah hypereutectoid mempunyai fasa pearlit dan sementit. Pada pemanasan melewati garis eutectoid, terjadi perubahan fasa pearlit menjadi
austenit. Ketika paduan A A
1
mencapai suhu 723 C suhu eutektoid sisa
austenit sekitar 0,8 C meskipun sebenarnya jumlah komposisinya 0,4. Oleh karena itu, pada titik eutectoid reaksi yang terjadi adalah perubahan sisi
austenite menjadi pearlite α + Fe
3
C. ketika paduan A A
3
mencapai suhu 910
C, ferit bcc mulai berubah bentuk menjadi austenite. Ini merupakan reaksi solid dan dipengaruhi oleh difusi karbon pada austenit. Ferrit yang
berisi karbon terbentuk dengan sangat lambat. Keadaaan paduan A A
cm
transformasi Fe
3
C menjadi austenit secara keseluruhan pada suhu ini, seperti
Universitas Sumatera Utara
prediksi pada diagram. Seluruh sistem austenit fcc dengan kadar karbon 0.95 .
Dari gambar 2.4 andaikan suatu bahan dipanaskan sampai sekitar suhu 800-1200
C dengan komposisi 0,68 karbon sampai fasa austenit, kemudian didinginkan sampai 600
C fasa yang terbentuk adalah fasa pearlit tetapi bila didinginkan sampai batas kritis 738
C, fasa gamma sebagian akan terdistorsi menjadi fasa alpha, dan bila dilanjutan pendinginan di bawah sedikit batas
kritis, ferrit akan bergabung didalam pearlit dan austenite akan bertransformasi menjadi karbida sementit. Andaikan didinginkan cepat, fasa
akan bertransformasi menjadi sementit dan pearlit. Dalam hal ini, pengaruh waktu tahan sangat menetukan pada pembetukan perubahan butir.
Sumber: file.upi.edu
Gambar 2.4. Diagram Fasa Fe-C
Universitas Sumatera Utara
Adapun macam – macam struktur yang ada pada besi karbon adalah sebagai berikut:
1. Ferrit
Ferrit adalah fasa larutan padat yang memiliki struktur BCC body centered cubic. Ferrit terbentuk akibat proses pendinginan yang lambat dari
austenit baja hypotectoid pada saat mencapai A3. Ferrit bersifat sangat lunak, ulet dan memiliki kekerasan sekitar 70 - 100 BHN dan memiliki konduktifitas
yang tinggi.
2. Austenit
Fasa Austenit memiliki struktur atom FCC Face Centered Cubic. Dalam keadaan setimbang fasa austenit ditemukan pada temperatur tinggi.
Fasa ini bersifat non magnetik dan ulet ductile pada temperatur tinggi. Kelarutan atom karbon di dalam larutan padat austenit lebih besar jika
dibandingkan dengan kelarutan atom karbon pada fasa ferrit dan memiliki kekerasan sekitar 200 BHN.
3. Sementit
