PENGARUH LINGKUNGAN PANTAI TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS PELAT BAJA TAHAN KARAT TUGAS AKHIR - Pengaruh lingkungan pantai terhadap sifat fisis dan mekanis pelat baja tahan karat - USD Repository
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PENGARUH LINGKUNGAN PANTAI TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS PELAT BAJA TAHAN KARAT TUGAS AKHIRDiajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Jurusan Teknik Mesin Disusun Oleh:
OKTA RICARDO NIM : 055214027 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PENGARUH LINGKUNGAN PANTAI TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS PELAT BAJA TAHAN KARAT TUGAS AKHIRDiajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Jurusan Teknik Mesin Disusun Oleh:
OKTA RICARDO NIM : 055214027 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
THE EFFECT OF COASTAL ENVIRONMENT ON PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF STAINLESS STEEL PLATE FINAL PROJECT Presented as Partial fulfillment of the Requirements To Obtain the Sarjana Teknik Degree In Mechanical Engineering By : OKTA RICARDO Student Number : 055214027 MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2011
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
MOTTOHIDUP ADALAH SEBUAH PILIHAN SEKECIL APAPUN PILIHAN ITU PERJUANGKAN LAH 000
JALAN YANG BERLIKU – LIKU KAU CIPTAKAN UNTUK KEHIDUPAN TANAH YANG TANDUS DAN GERSANG KAU CIPTAKAN UNTUK KEHIDUPAN SUNGAI DAN AIR TERJUN KAU CIPTAKAN UNTUK KEHIDUPAN MATAHARI TERBIT DAN TENGELAM KAU CIPTAKAN UNTUK KEHIDUPAN
00000 DEUM PER NATURAE AMAMUS
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PERSEMBAHAN
Karya ini kepersembahan untuk Tuhan Yang Maha Esa yang selalu menyertaiku, memberkatiku dan melindungiku.
Keluargaku yang yang kucintai, bapakku, ibuku, abangku dan adikku. Seseorang dalam hidupku yang selalu mengingatkan dan memotivasiku
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Kata Pengantar
Puji dan syukur bagi Dia, nama di atas segala nama dan Raja di atas segala Raja, Yesus Kristus Tuhan dan Juru Selamat. Semua ini karena begitu besar melimpahkan rahmat, kasih, dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi prasyarat guna memperoleh gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik mesin Fakultas Sains dan Teknik Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Tugas Akhir ini berjudul “PENGARUH LINGKUNGAN PANTAI TERHADAP SIFAT
FISIS DAN MEKANIS PELAT BAJA TAHAN KARAT”
Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini tidak dapat berjalan dengan dengan baik tanpa proses panjang dan dukungan dari berbagai pihak, baik secara langsung maupun tidak langsung. Maka pada kesempatan yang berbahagia ini, penulis secara khusus mengucapkan terima kasih, kepada :
1. Bapak Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma dan atas ijinnya melakukan penelitian.
2. Bapak Budi Sugiharto, S.T., M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik mesin dan atas ijinnya untuk melakukan penelitian.
3. Bapak Doddy Purwadianto, S.T., M.T. sebagai dosen pembimbing tugas akhir, sekaligus dewan penguji. Terima kasih atas kesabaran, memberikan kritik dan saran demi kemajuan penelitian ini.
4. Seluruh dosen dan karyawan Fakultas Teknik Universitas Sanata
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ABSTRAK
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh lingkungan pantai terhadap sifat fisis dan mekanis pelat baja tahan karat (stainless steel), khususnya baja tahan karat tipe 304. Penelitian dilakukan dengan dua perlakuan, yaitu perlakuan air laut dan perlakuan udara pantai. Sampel penelitian direndam dan digantung sesuai perlakuan selama 100 hari, setiap 20 hari diambil dan dilakukan pengujian sebanyak 5 kali pengujian. Hasil pengujian kedua perlakuan mengalami perubahan selama 100 hari. Kekuatan tarik rata-rata untuk hasil tanpa perlakuan
2
2
adalah 72,56 kg/mm , untuk perlakuan air laut adalah 67,81 kg/mm dan untuk
2
perlakuan udara laut 69,35 kg/mm . Persentase penurunan kekuatan tarik rata – rata selama 100 hari untuk perlakuan air laut sebesar 6,53% dan perlakuan udara pantai sebesar 4,41%. Regangan untuk kondisi tanpa perlakuan adalah 0,79 %, untuk perlakuan air laut adalah 0,68 % dan untuk perlakuan udara laut adalah 0,90 %. Hasil pengamatan mikro dan pemotretan tidak terlihat perubahan yang signifikan pada struktur kristal pelat baja tahan karat 304 dengan hasil fabrikasi dan pengaruh lingkungan pantai. PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ABSTRACT
The purpose of this study is to investigate the influence of coastal environment against the physical and mechanical properties of stainless steel plates, particularly type 304 stainless steel. The study was conducted with two treatments, namely sea water treatment and air treatment beach. The research sample soaked and hung according to treatment for 100 days, every 20 days is taken and tested as much as 5 times of testing. Result of testing both treatmentschanged during the 100 days. The average tensile strength for the2 outcome without treatment was 72.56 kg/mm , for the treatment of sea water is
2
2
67.81 kg/mm for the treatment of sea air and 69.35 kg/mm . Percentage decrease
in average tensile strength for 100 days for the treatment of sea water andtreatment ot 6,53%, 4,41% air at beach. Strain for the condition without treatment
was 0.79%, for the treatment of sea water is 0.68% and for the treatment of sea
air is 0.90%. The observation of micro and shooting does not appear significant
changes in the crystal structure of 304 stainless steel plate with the fabrication and the influence of coastal environment.PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ...................................................................................... .i HALAMAN JUDUL (Engglish) .................................................................... ii HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING .............................................. iii HALAMAN PENGESAHAN ...................................................................... iv HALAMAN PERNYATAAN ........................................................................ v HALAMAN PERNYATAAN KARYA ILMIAH .......................................... vi HALAMAN MOTTO .................................................................................... vii HALAMAN PERSEMBAHAN ..................................................................... viii KATA PENGANTAR ................................................................................... ix ABSTRAK ................................................................................................... xi ABSTRACT .................................................................................................. xii DAFTAR ISI ................................................................................................. xiii DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xvii DAFTAR TABEL ....................................................................................... xix
BAB I PENDAHULUAN....................................................................................
1
1.1 Latar Belakang Penelitian................................................................1
1.2 Identifikasi Masalah.........................................................................3
1.3 Batasan Penelitian..…………………………….......…......…….....3
1.4 Rumusan Masalah............................................................................4
1.5 Tujuan Penelitian………………….……….....................………...4
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1.7 Sistematika Penulisan......................................................................5
BAB II LANDASAN TEORI..............................................................................6
2.1 Dasar Teori.......................................................................................6
2.2 Proses pengolahan Bijih Besi...........................................................7
2.3 Sifat – sifat Baja...………………………..……………….……...13
2.4 Klasifikasi Baja Paduan………………………………….....……14
2.5 Baja Tahan Karat..........................................…………………..…15
2.5.1 Klasifikasi Baja Tahan Karat.......................................16
2.5.2 Macam – macam Baja Tahan Karat.............................17
2.6 Pengujian Bahan……………………………….……………...….20
2.6.1 Pengujian Tarik…………………………...………….21
2.6.2 Pengujian Tekan……………………………………...25
2.6.3 Pengujian Lentur……………………………………..26
2.6.4 Pengujian Puntir…………………………………...…27
2.6.5 Pengujian Kekerasan………………………………....27
2.6.6 Pengujian Kelelahan…………………………………28
2.6.7 Pengujian Struktur Kristal……………………………30
2.7 Korosi…………………………………………………………….30
2.7.1 Macam – macam Korosi…………..………..……..…32
2.7.2 Laju Korosi………..……………………..………...…33
2.7.3 Faktor – faktor Yang mempengaruhi korosi Dalam Air Laut…………………………………………………..34
2.7.4 Faktor – faktor Yang mempengaruhi korosi Di Udara Pantai…………………………………………………36
3.5 Pengujian Bahan….…..…………………………..……………….47
4.3 Pengamatan Struktur Makro...........................................................66
4.2.1 Pembahasan Struktur Mikro.......................................65
4.2 Pengamatan Struktur Mikro............................................................58
4.1.2 Pembahasan Uji tarik.................................................58
4.1.1 Data Hasil Uji Tarik ..................................................52
4.1 Pengujian Tarik……………………………….…………………..52
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN………………….….51
3.5.2 Pengujian Tarik………………......…….…………….48
3.5.1 Pengujian Struktur Kristal……………………………47
3.4 Peralatan Penelitian…...……………………………………….….46
2.7.5 Lelah Korosi………………………………………….36
3.3.2 Uji Mikro………………………..……………………45
3.3.1 Uji Tarik……………………..……………………….44
3.3 Pembuatan Benda Uji……………………………………….…….44
3.2 Bahan Penelitian......………………………………...………….…43
3.1 Skema Penelitian……………………………...………………..…42
BAB III METODE PENELITIAN...................................................................42
2.8.2 Putus.............................................................................41
2.8.1 Patah…………………..…………….………………..38
2.8 Patah Dan Putus Pada Benda Uji……..………………………….38
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4.3.1 Pembahasan Struktur Makro .....................................69
BAB V PENUTUP............................................................................................70
5.1 Kesimpulan.....................................................................................70
5.2 Saran................................................................................................71
DAFTAR PUSTAKA...........................................................................................72
LAMPIRAN PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
DAFTAR GAMBAR
Gambar 4.2 Grafik Hubungan Kekuatan Tarik Terhadap Waktu......................55Gambar 4.9 Struktur Mikro Pada Kondisi 20 Hari............................................60Gambar 4.8 Struktur Mikro Tanpa Perlakuan....................................................59Gambar 4.7 Kawat Ukuran Sebenarnya 0,15 mm, Perbesaran 160x.................59Perlakuan Udara Pantai..................................................................57
Gambar 4.6 Grafik Perbandingan Regangan Perlakuan Air Laut terhadapPerlakuan Udara Pantai..................................................................57
Gambar 4.5 Grafik Perbandingan Kekuatan Tarik Perlakuan Air Laut terhadapGambar 4.4 Grafik Hubungan Regangan Terhadap Waktu...............................56Gambar 4.3 Grafik Hubungan Regangan Terhadap Waktu...............................56Gambar 4.1 Grafik Hubungan Kekuatan Tarik Terhadap Waktu......................55Gambar 2.1 Dapur Tinggi....................................................................................8Gambar 3.4 Spesimen Uji Mikro.......................................................................46Gambar 3.3 Spesimen Uji Tarik........................................................................45Gambar 3.2 Bahan Penelitian.............................................................................43Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian…………….......…………......................42Gambar 2.6 Macam-macam Bentuk Patahan.....................................................40Gambar 2.5 Bentuk Penampang Patah...............................................................38Gambar 2.4 Diagram S-N Untuk Logam Besi dan Bukan Besi.........................29Gambar 2.3 Pengujian Tekan.............................................................................26Gambar 2.2 Hubungan Tegangan dan Regangan Uji Tarik...............................22PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Gambar 4.10 Struktur Mikro Pada Kondisi 40 Hari............................................60Gambar 4.11 Struktur Mikro Pada Kondisi 60 Hari............................................61Gambar 4.12 Struktur Mikro Pada Kondisi 80 Hari............................................61Gambar 4.13 Struktur Mikro Pada Kondisi 100 Hari..........................................62Gambar 4.14 Struktur Mikro Pada Kondisi 20 Hari............................................63Gambar 4.15 Struktur Mikro Pada Kondisi 40 Hari............................................63Gambar 4.16 Struktur Mikro Pada Kondisi 60 Hari............................................64Gambar 4.17 Struktur Mikro Pada Kondisi 80 Hari............................................64Gambar 4.18 Struktur Mikro Pada Kondisi 100 Hari..........................................65Gambar 4.19 Bentuk Patahan Tanpa Perlakuan...................................................66Gambar 4.20 Bentuk Patahan Pengaruh Air laut.................................................67Gambar 4.21 Bentuk Patahan Pengaruh Udara Pantai.........................................68
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Sifat-Sifat Fisik Baja............……………………...……...........…14Tabel 2.2 Klasifikasi Baja Paduan............……………......................….......15Tabel 2.3 Karakteristik Berbagai Pengujian Kekerasan.................................28Tabel 3.1 Komposisi Paduan Baja Stainless Steel 304..................................43Tabel 4.1 Data Uji Tarik Baja SS 304 Tanpa Perlakuan................................52Tabel 4.2 Data Uji Tarik Baja SS 304 Terhadap Perlakuan Air Laut............53Tabel 4.3 Data Uji Tarik Baja SS 304 Terhadap Perlakuan Udara Pantai.....54PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Penelitian Indonesia adalah Negara kepulauan yang hampir 60% dikelilingi lautan.
Lingkungan pantai merupakan lingkungan yang agresif terhadap Korosif, karena mengandung ion Cl (± 3-5% NaCl) dan merupakan salah satu faktor penyebab korosi yang dipercepat oleh pengaruh temperatur dan kelembaban.
Material-material yang berada didaerah tepi pantai akan mengalami kondisi tercelup dan terpengaruh kondisi sekitar, selain itu akan berinteraksi dengan ion-ion agresif. secara umum lingkungan pantai dibagi menjadi lima daerah yang dipengaruhi oleh lingkungan laut antara lain ( sumber : Pusat
Penelitian Metalurgi – LIPI ):
1. Daerah udara laut (atmosphere zone)
2. Daerah percikan (splash zone)
3. Daerah pasang surut (tidal zone)
4. Daerah terendam (submerged zone)
5. Daerah terendam Lumpur Dari kelima daerah tersebut daerah percikan (splash zone) merupakan daerah yang sangat korosif karena struktur yang berbeda didaerah tersebut akan mengalami proses tercelup dan terpengaruh udara dimana kandungan oksigen lebih tinggi dibanding daerah lain.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Kemajuan teknologi khususnya pada bidang industri logam saat ini semakin pesat baik di daratan maupun laut, sehingga permintaan untuk memenuhi kebutuhan konsumen dalam hasil industri logam jumlahnya cukup besar dan mempunyai kualitas baik. Hal ini menjadi tangung jawab dan motivasi manusia untuk terus dapat mengolah dan menciptakan sesuatu yang bermanfaat dari sumber daya yang ada. Khususnya pada bidang teknik yang melakukan penelitian dan pengujian pada bahan-bahan yang terdapat di alam baik itu berupa bahan ferrous (yang mengandung logam) maupun non ferrous (bukan logam). Karena dari bermacam bahan yang ada tersebut mempunyai sifat dan karakter yang berbeda-beda seperti sifat fisis, mekanik, komposisi, dan mempunyai kelebihan dan kekurangan.
Krisis bahan bakar sekarang sangatlah berdampak besar bagi perekonomian dunia. Kebutuhan akan bahan bakar sangatlah besar, tetapi sumber daya alamnya sendiri tidak mencukupi hal tersebut. Bahan bakar digunakan untuk menghasilkan energi yang digunakan semua elemen kehidupan, baik dibidang industri, rumah tangga, dsb. Faktor – faktor diatas membuat manusia untuk mencari solusinya, yaitu dengan adanya konversi energi. Konversi energi yang sering digunakan yaitu konversi energi tenaga air, tenaga angin dan tenaga surya. Di indonesia konversi energi juga sudah banyak dijumpai, contoh dipantai drini wonosari, terdapat elemen surya dan kincir angin.
Berdasarkan penjelasan tersebut, penulis bermaksud melakukan penelitian mengenai bahan yang mengandung logam tepatnya baja tahan karat (stainless
steel
). Penelitian ini sebagai bahan tugas akhir, karena penggunaan bahan baja
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
tahan karat yang semakin banyak dipergunakan dalam berbagai bidang dewasa ini. Alasan penggunaan logam tersebut karena baja tahan karat mempunyai sifat tahan korosi, penghantar panas yang baik, dan mudah dibentuk.
1.2 Identifikasi Masalah
Berdasarkan uraian di atas dapat kita identifikasi masalah-masalah yang menyangkut baja tahan karat (stainless steel) :
1. Lingkungan pantai yang bersifat korosif terhadap logam.
2. Baja tahan karat (stainless steel) tahan terhadap korosi.
1.3 Batasan Penelitian
Dalam penelitian ini diberikan batasan-batasan masalah agar dapat terarah dan lebih sistematis. Baja tahan karat (stainless steel) AISI 304 akan diuji selama 100 hari terhadap air laut dan udara pantai di Pantai Glagah, Wates,Yogyakarta. Pengujian dilakukan dengan 5 kali pengambilan data, setiap pengambilan data terdapat 2 sampel.
1. Data pertama selama 20 hari
2. Data kedua selama 40 hari
3. Data ketiga selam 60 hari
4. Data keempat selama 80 hari, dan
5. Data kelima selama 100 hari
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1.4 Rumusan Masalah
Untuk memfokuskan masalah dalam penelitian ini maka penulis merumuskan masalah: “Bagaimana Pengaruh Lingkungan Pantai Terhadap Sifat Fisis dan Mekanis Pelat Baja tahan karat tipe 304?
1.5 Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh air laut dan udara pantai terhadap sifat fisis dan mekanis pelat baja tahan karat (stainless steel).
Dengan melakukan pengujian, antara lain :
1. Mengetahui pengaruh lingkungan pantai terhadap kekuatan tarik baja tahan karat.
2. Mengetahui pengaruh lingkungan pantai terhadap struktur mikro baja tahan karat.
1.6 Manfaat Penelitian
1. Mengetahui kekuatan tarik pelat baja tahan karat 304 terhadap pengaruh lingkungan pantai.
2. Mengetahui struktur mikro pelat baja tahan karat 304 terhadap pengaruh lingkungan pantai.
3. Menambah Pengetahuan tentang ilmu bahan logam, khususnya perpatahan dan kelelahan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1.7 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan tugas akhir yaitu :
BAB I PENDAHULUAN Berisi latar belakang penelitian, rumusan masalah, tujuan penelitian,
batasan penelitian, manfaat penelitian, metodologi penelitian dan sistematika penulisan.
BAB II LANDASAN TEORI Bab ini berisi penjelasan tentang definisi dari teori-teori yang digunakan dalam penelitian. BAB III METODE PENELITIAN Bab ini berisi tentang pembahasan langkah-langkah dalam penelitian. BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Bab ini berisi tentang data penelitian dan pembahasan penelitian. BAB V PENUTUP Bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran dari hasil analisis data tentang pengaruh lingkungan pantai terhadap bahan penelitian.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Dasar Teori
Sebagian besar logam ditemukan dibumi, besi berasal dari bijih besi yang terjadi akibat unsur-unsur didalam bumi seperti oksigen atau belerang dan unsur lainnya. Bijih besi yang mengandung mineral termasuk Fe
2 O dari oksidasi besi
yang ditemukan sebagai mineral hematite, dan FeS
2 pirit. Besi diekstraksi dari
bijih besi dengan menghilangkan oksigen dan mengabungkan bijih besi dengan unsur kimia pilihan seperti karbon, proses ini biasanya disebut dengan proses peleburan. Proses peleburan pertama kali diterapkan untuk logam rendah leleh. Seperti, timah yang meleleh sekitar 250 C (482
F) dan tembaga yang meleleh pada sekitar 1000 C (1830 F). Sebagai perbandingan besi cor meleleh sekitar 1370 C (2500
F). Karena tingkat oksidasi itu sendiri meningkat pesat diluar 800
C, penting bahwa peleburan terjadi dalam lingkungan rendah oksigen. Tidak seperti tembaga dan timah, besi cair melarutkan karbon cukup mudah.
Baja merupakan paduan yang terdiri dari sebagian besar dari besi dan memiliki karbon (C) antara 0,2% - 2,1% banyaknya, terngantung pada tingkatan / grade yang diinginkan. Karbon adalah paduan bahan yang paling umum digunakan pada besi, tetapi berbagai elemen paduan lain dapat juga digunakan, seperti mangan, kromium, vanadium, dan tungsten. Dengan memvariasikan paduan dengan berbagai unsur – unsur tersebut akan membuat baja semakin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
banyak gradenya. Baja menjadi banyak jenisnya dan kualitasnya, seperti kekerasan, keuletan, dan kekuatan tarik sesuia keinginan.
Unsur–unsur lain ditambahkan ke besi untuk memproduksi baja dengan sifat yang diinginkan. Nikel dan mangan dalam baja menambah kekuatan tarik dan membuat austenit lebih stabil secara kimia. Kromium meningkatkan kekerasan dan suhu leleh yang tinggi serta dapat menahan lajunya korosi. Serta vanadium juga meningkatkan kekerasan serta mengurangi efek dari kelelahan logam. Untuk mencegah korosi, sedikitnya 11% kromium ditambahkan pada baja sehingga sulit teroksidasi pada permukaan logam, yang disebut baja tahan karat (stainless steel). Di sisi lain unsur sulfur, nitrogen, dan fosfor memuat baja lebih rapuh, sehingga unsur ini harus dikeluarkan dari bijih besi selama proses.
2.2 Proses Pengolahan Bijih Besi
Bahan – bahan yang diperlukan pada proses pengolahan bijih besi :
1. Bijih besi yang telah diselesaikan (dipecahkan, dibuat sinter atau Bijih besi yang berbentuk pasir, dan briket).
2. Bahan bakar : arang kayu atau kokas
3. Batu tambahan, yang berfungsi untuk mengambil fosfor dan belerang dari besi cair dan untuk menghindari terjadinya oksidasi.
4. Udara, berfungsi untuk pembakaran dan pembentukan CO sebagai bahan reduksi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Gambar 2.1 Dapur Tinggi(sumber : http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-industri/bahan-baku-
dan-produk-industri/dapur-tinggi-blast-furnace/ )
Pengolahan bijih besi diperlukan dapur baja. Macam - macam dapur baja :
1. Dapur Puddel (dapur aduk) Dapur aduk merupakan cara pembuatan baja yang konvensional dengan cara melebur besi kasar di dalam dapur nyala api bersama-sama dengan terak (FeO) untuk mendapatkan zat asam. Dengan cara mengaduk-aduk dengan batang besi dan ke bawah permukaan dimasukkan udara maka terjadilah suatu masa lunak dari baja yang banyak mengandung terak. Apabila gumpalan-gumpalan yang dibuat dalam dapur telah mencapai kira-kira 60 kg dikeluarkan, maka langkah selanjutnya adalah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
mengeluarkan terak dengan jalan menempanya atau dipres. Dalam proses aduk ini lebih banyak melibatkan pekerjaan tangan serta kapasitas produksi yang kecil maka cara ini dipandang tidak efisien dan jarang digunakan pada pabrik-pabrik baja.
( http://industri06.blogspot.com/november 2009)
2. Dapur siemens martin Proses lain untuk membuat baja dari bahan besi kasar adalah menggunakan dapur Siemens Martin yang sering disebut proses Martin.
Dapur ini terdiri atas satu tungku untuk bahan yang dicairkan dan biasanya menggunakan empat ruangan sebagai pemanas gas dan udara. Pada proses ini digunakan muatan besi bekas yang dicampur dengan besi kasar sehingga dapat menghasilkan baja dengan kualitas yang lebih baik jika dibandingkan dengan baja Bessemer maupun Thomas. Gas yang akan dibakar dengan udara untuk pembakaran dialirkan ke dalam ruangan- ruangan melalui batu tahan api yang sudah dipanaskan dengan temperatur 600 C – 900
C, dengan demikian nyala apinya mempunyai suhu yang tinggi, kira-kira 1800 C. Gas pembakaran yang bergerak ke luar masih memberikan panas kedalam ruang yang kedua, dengan menggunakan keran pengatur maka gas panas dan udara pembakaran masuk ke dalam ruangan tersebut secara bergantian dipanaskan dan didinginkan. Bahan bakar yang digunakan adalah gas dapur tinggi, minyak yang digaskan dan juga gas generator. Pada pembakaran zat arang terjadi gas CO (karbonoksida) dan CO
2 (karbonmonoksida) yang naik ke atas dan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
mengakibatkan cairannya bergolak, dengan demikian akan terjadi hubungan yang erat antara api dengan bahan muatan yang dimasukkan ke dapur tinggi. Bahan tambahan akan bersenyawa dengan zat asam membentuk terak yang menutup cairan tersebut sehingga melindungi cairan itu dari oksida lebih lanjut. Setelah proses berjalan selama 6 jam, terak dikeluarkan dengan memiringkan dapur tersebut dan kemudian baja cair dapat dicerat. Hasil akhir dari proses Martin disebut baja Martin. Baja ini bermutu baik karena komposisinya dapat diatur dan ditentukan dengan teliti pada proses yang berlangsung agak lama. Lapisan dapur pada proses Martin dapat bersifat asam atau basa tergantung dari besi kasarnya mengandung fosfor sedikit atau banyak. Proses Martin asam terjadi apabila mengolah besi kasar yang bersifat asam atau mengandung fosfor rendah dan sebaliknya dikatakan proses Martin basa apabila muatannya bersifat basa dan mengandung fosfor yang tinggi.
( http://industri06.blogspot.com/november 2009)
3. Konvertor Bessemer Konvertor Bessemer adalah sebuah bejana baja dengan lapisan batu tahan api yang bersifat asam. Dibagian atasnya terbuka sedangkan pada bagian bawahnya terdapat sejumlah lubang-lubang untuk saluran udara. Bejana ini dapat diguling-gulingkan. Korvertor Bessemer diisi dengan besi kasar kelabu yang banyak mengandung silisium. Silisium dan mangan terbakar pertama kali, setelah itu baru zat arang yang terbakar. Pada saat udara mengalir melalui besi kasar udara membakar zat arang dan campuran
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
tambahan sehingga isi dapur masih tetap dalam keadaan encer. Setelah lebih kurang 20 menit, semua zat arang telah terbakar dan terak yang terjadi dikeluarkan. Dengan jalan ini kadar karbon ditingkatkan lagi. dari oksidasi besi yang terbentuk dan mengandung zat asam dapat dikurangi dengan besi yang mengandung mangan. Udara masih dihembuskan ke dalam bejana tadi dengan maksud untuk mendapatkan campuran yang baik. Kemudian terak dibuang lagi dan selanjutnya muatan dituangkan ke dalam panci penuang. Pada proses Bessemer menggunakan besi kasar dengan kandungan fosfor dan belerang yang rendah tetapi kandungan fosfor dan belerang masih tetap agak tinggi karena dalam prosesnya kedua unsur tersebut tidak terbakar sama sekali. Hasil dari konvertor Bessemer disebut baja Bessemer yang banyak digunakan untuk bahan konstruksi.
Proses Bessemer juga disebut proses asam karena muatannya bersifat asam dan batu tahan apinya juga bersifat asam. Apabila digunakan muatan yang bersifat basa lapisan batu itu akan rusak akibat reaksi penggaraman.
( http://industri06.blogspot.com/november 2009)
4. Konventor Thomas, Konvertor Thomas juga disebut konvertor basa dan prosesnya adalah proses basa, sebab batu tahan apinya bersifat basa serta digunakan untuk mengolah besi kasar yang bersifat basa. Muatan konvertor Thomas adalah besi kasar putih yang banyak mengandung fosfor. Proses pembakaran sama dengan proses pada konvertor Bessemer, hanya saja pada proses Thomas fosfor terbakar setelah zat arangnya terbakar. Pengaliran udara PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI tidak terus-menerus dilakukan karena besinya sendiri akan terbakar.
Pencegahan pembakaran itu dilakukan dengan menganggap selesai prosesnya walaupun kandungan fosfor masih tetap tinggi. Guna mengikat fosfor yang terbentuk pada proses ini maka diberi bahan tambahan batu kapur agar menjadi terak. Terak yang bersifat basa ini dapat dimanfaatkan menjadi pupuk buatan yang dikenal dengan nama pupuk fosfat. Hasil proses yang keluar dari konvertor Thomas disebut baja Thomas yang biasa digunakan sebagai bahan konstruksi dan pelat ketel.
( http://industri06.blogspot.com/november 2009)
5. Dapur listrik Dapur listrik digunakan untuk pembuatan baja yang tahan terhadap suhu tinggi. Dapur ini mempunyai keuntungan-keuntungan sebagai berikut, a. Jumlah panas yang diperlukan dapat dapat diatur sebaik-baiknya.
b. Pengaruh zat asam praktis tidak ada.
c. Susunan besi tidak dipengaruhi oleh aliran listrik. Sedangkan kekurangannya adalah harga listrik yang mahal. Dapur listrik dibagi menjadi dua kelompok yaitu dapur listrik busur cahaya dan dapur listrik induksi.
( http://industri06.blogspot.com/november 2009)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2.3 Sifat – sifat Baja
Dewasa ini pengunaan material logam baja semakin berkembang, dikarenakan mempunyai beberapa keunggulan dari sifat mekanis dan non mekanis, seperti :
1. Malleability (dapat ditempa), baja dapat dengan mudah dibentuk dengan suatu gaya, baik dalam keadaan dingin maupun panas tanpa terjadi retak.
Misalnya dengan hammer atau dengan rol.
2. Ductility (dapat ditarik / ulet), baja dapat dibentuk dengan tarikan tanpa menunjukan gejala putus.
3. Toughness (ketangguhan), kemampuan suatu logam untuk dibengkokkan beberapa kali tanpa mengalami retak.
4. Hardness (kekerasan), ketahanan suatu logam terhadap penetrasi atau penusukan logam ini.
5. Strength (kekuatan), kemampuan suatu logam untuk menahan gaya yang bekerja atau kemampuan logam menahan deformasi.
6. Weldability (mampu las), kemampuan logam untuk dapat dilas, baik dengan las listrik maupun dengan las karbid atau gas.
7. Corrosion resistance (tahan korosi), kemampuan suatu bahan untuk menahan korosi atau karat akibat kelembaban udara, zat-zat kimia, dan lain-lain.
8. Machianability (mampu mesin) kemampuan suatu logam untuk dikerjakan dengan mesin, misalnya dikerjakan dengan mesin bubut, mesin frais, dan lain-lain.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9. Elasticity (elastis), kemampuan suatu logam untuk kembali ke bentuk semula tanpa mengalami deformasi plastic atau permanen.
10. Britteleness (kerapuhan), sifat logam yang mudah retak atau pecah. Sifat ini berhubungan keras dengan kekerasan atau hardness dan merupakan kebalikan dari ductility.
Table 2.1 Sifat – sifat Fisik Baja Sifat-sifat baja BesarnyaMassa jenis 8 g/cm3 Titik cair 1537’C
( sumber : Surdia dkk., Pengetahuan Bahan Teknik, 1991, hal 134 )
2.4 Klasifikasi Baja Paduan
1. Baja Karbon, adalah baja yang hanya berdiri dari besi (Fe) dan karbon (C) saja. Tingkatan baja karbon sebagai berikut : a. Baja karbon rendah, prosentase karbon antara 0,1 – 0,25 %
b. Baja karbon menengah, prosentase karbon antara 0,25 – 0,55%
c. Baja karbon tinggi, prosentase karbon antara 0,55 – 1,7%
2. Baja Paduan, adalah baja elemen paduan mencapai kadar > 0,8%
3. Besi Tuang
a. Besi tuang kelabu, (grey cast iron), banyak dipakai sebagai bahan cor b. Besi tuang putih (white cast iron).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Paduan baja menurut AISI (American Iron and Steel Institute) dan SAE (Society of Automotive Engineers)
Tabel 2.2 Klasifikasi Baja PaduanSeri Paduan
1XXX Baja karbon
2XXX Baja Nikel
3XXX Baja nikel crom
4XXX Baja molybdenium
5XXX Baja krom
6XXX Baja krom-vanadium
9XXX Baja silicon - mangan ( Sumber : Smallman., Metalurgi Fisik Modern, Edisi Keempat, 1991)
2.5 Baja Tahan Karat ( stainless steel)
Baja paduan dengan campuran besi (Fe) dan kromium (Cr) > 12% dinamakan baja tahan karat (stainless steel). Ketahanan baja tahan karat terhadap korosi terngantung pada permukaan pasif kromium oksida.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2.5.1 Klasifikasi Baja Tahan Karat
Macam – macam baja tahan karat :
1. Baja tahan karat martensit Baja tahan karat martensit mempunyai 12–13% Cr dan 0,1–0,3% C. baja ini sukar berkarat di udara, banyak dipakai untuk alat pemotong dan perkakas.
2. Baja tahan karat ferit Baja ini mempunyai sekitar 16–18% Cr atau lebih dan pada lingkungan korosi yang ringan tidak terjadi karat. Banyak digunakan untuk trim mobil, bagian dalam peralatan dapur, dan bahan untuk bagian dalam untuk suatu kontruksi tanpa adanya kandungan ini sukar untuk terjadi retakan korosi regangan.
3. Baja tahan karat austenit Baja tahan karat austensit mempunyai unsur 18% Cr - 8% Ni dan sangat tahan terhadap karat. Baja ini banyak sekali dipakai pada berbagai industri kimia, kontruksi, perabotan rumah tangga, dst.
4. Baja tahan karat berfasa ganda Baja tahan karat berfasa ganda ini terdiri dari fasa austenit dan ferit.
Umumnya mempunyai komposisi 25%Cr – 5%Ni – 1,5%Mo – 0,03%C.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2.5.2 Macam –macam Baja Tahan Karat
1. Baja tahan karat tipe 17-4 Lamanya proses pengerasan paduan martensit menggabungkan kekuatan tinggi dengan daya tahan korosi. Pengerasan dicapai dengan waktu yang relatif singkat dengan suhu yang rendah. Tidak seperti baja tahan karat martensit konvensional seperti jenis 410, baja tahan karat tipe 17-4 cukup mudah dilas (weldable). Kekuatan, ketahanan terhadap korosi dan penyederhanaan fabrikasi dapat mengefektifkan biaya pembuatan stainless steel 17-4 baja karbon berkekuatan tinggi serta stainless steel lainnya.
Aplikasi baja tahan karat tipe 17-4 meliputi: Gerbang katup, Pesawat struktur, aksesori, bagian-bagian mesin, Peralatan pengolahan kimia, mesin pengolahan makanan, Pompa poros, roda gigi, torak, Valve batang, bola, ring, kursi, Pulp & paper mill equipment Pulp dan peralatan pabrik kertas. ( http://www.azom.com :
19 Oktober 2001).
2. Baja tahan karat tipe 301 Baja tahan karat tipe 301 dapat disuplai dengan kekuatan tarik sampai ke 1800 MPa dalam bentuk strip dan kawat. Ketahanan korosi sama dengan tipe 304, memiliki resistensi yang baik melibatkan paparan eksternal untuk sedikit kondisi korosif pada suhu kamar.
Aplikasi baja tahan karat tipe 301 meliputi: komponen mobil Rel struktura, bagian badan pesawat, komponen trailer highway, elemen klip kompor, dan lain-lain. ( http://www.azom.com ).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3. Baja tahan karat tipe 303
optimum in machinability
Baja tahan karat tipe 303 merupakan
diantara Baja tahan karat austenit lainnya yang utamanya digunakan ketika produksi melibatkan mesin skrup otomatis.
Dalam rangka mengurangi korosi, penambahan belerang pada tipe 303 ini mengakibatkan kurangnya weldability dan sifat mudah dibentuk juga berkurang jika dibandingkan dengan grade 304.
Aplikasi baja tahan karat tipe 303 meliputi: baut, kelengkapan pesawat, gears, poros, komponen listrik (switchgear), dan lain-lain.
( http://www.azom.com , 22 Oktober 2001).
4. Baja tahan karat tipe 304 Tipe 304 adalah seri T 300 baja tahan karat austenit, memiliki kandungan 18% kromium dan 8% nikel dikombinasikan dengan maksimum karbon 0,08% yang kemudian didefinisikan sebagai kromium nikel paduan austenit.
Tipe 304L adalah baja tahan karat tipe 304 dengan karbon yang rendah. Tidak memerlukan anil pasca-lasan dan begitu juga banyak digunakan dalam komponen mengukur berat (lebih dari sekitar 6mm). Sedangkan tipe 304H merupakan baja tahan karat tipe 304 dengan karbon yang lebih tinggi.
Aplikasi baja tahan karat tipe 304 meliputi: berbagai macam peralatan rumah tangga, berbagai macam bentuk tong penampungan bahan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
cair, kontainer, truk susu, pipa, gerbong kereta, komponen kompor, kulkas, dan lain-lain. ( http://www.lenntech.com/stainless-steel-304 )
5. Baja tahan karat tipe 310 Tipe 310 merupakan kombinasi dari suhu tinggi yang baik,
ductility
(keuletan), dan weldability (kemampuan untuk di las) yang dirancang untuk tahan terhadap suhu tinggi. Kandungan kromium yang tinggi dimaksudkan untuk meningkatkan sifat tahan terhadap suhu tinggi hal ini juga memberikan nilai korosi yang baik.
Aplikasi Baja tahan karat tipe 310 meliputi: bagian oil burner, heat