Logam Besi (Ferro) dan Bukan Besi (Non-Ferro)

3.5. Logam Besi (Ferro) dan Bukan Besi (Non-Ferro)

3.5.1. Logam Besi (Ferro, Fe)

Bahan logam ferro mengandung karbon antara 0 sampai 4,5%, dan dibagi atas tiga golongan yaitu:

a. Besi dengan kadar karbon; 0 sampai 0,008%

b. Baja dengan kadar karbon; 0,008% sampai 2,0%

c. Besi cor dengan kadar karbon; 2,0 sampai 4,5%

Di dalam besi kandungan karbon dan unsur paduan sangat rendah, karena itu besi tidak dapat dikeraskan dengan cara pendinginan celup (quencing). Besi yang digunakan dalam industri ada tiga jenis yaitu besi tempa, besi ingot dan besi tuang.

Kedua jenis besi ini adalah jenis besi dengan kadar karbon yang sangat rendah yang diproses dengan cara khusus untuk penggu- naan tertentu. Besi tempa adalah besi yang mengandung terak silikat antara 2% sampai 4%. Komposisinya terdiri dari 99% besi murni, sifatnya dapat ditempa, liat, dan

tidak dapat dituang.

Gambar 3.2. Logam ferro (Fe) yang berbentuk

batangan yang telah dipadu dengan unsur lain Besi tempa antara lain dapat digunakan untuk membuat rantai jangkar, kait keran dan landasan kerja pelat, sedangkan besi ingot adalah besi murni.

Besi tuang merupakan campuran besi dan karbon. Kadar karbon sekitar 4 %, sifatnya rapuh tidak dapat ditempa, baik untuk dituang, liat dalam pemadatan, lemah dalam tegangan. Digunakan untuk membuat alas mesin, meja perata, badan ragum, bagian-bagian mesin bubut, blok silinder dan cincin torak.

Baja karbon adalah paduan antara besi dan karbon dengan sedikit Si, Mn, P, S dan Cu. Sifat baja karbon tergantung pada kadar karbon, karena itu baja ini dikelompokan berdasarkan kadar karbonnya. Ada beberapa jenis baja karbon yang dikenal yaitu:

¾ Baja Karbon Rendah (BCR) Baja karbon rendah disebut juga baja lunak. Komposisi campuran besi dan karbon, kadar karbon 0 sampai 0,3 %, mempunyai sifat dapat ditempa dan liat. Digunakan untuk membuat mur, skrup, pipa, dan keperluan umum dalam pembangunan. Baja karbon ini dibagi lagi dalam baja kil, semi kil dan baja rim. Penamaan ini didasarkan kepada persyaratan deoksidasi, cara pembekuan dan distribusi rongga atau lubang halus di dalam ingot. Baja karbon rendah dapat mempunyai unsur paduan dari Si dan Mn. Dengan memperkecil nilai karbon dalan baja karbon rendah, dapat mempertinggi mampu takik baja ini.

¾ Baja Karbon Sedang (BCS) Komposisi campuran besi dan karbon, dengan kadar karbon 0,3% sampai 0,45 %. Sifat lebih kenyal dari yang keras dan digunakan untuk membuat benda kerja tempa berat, poros, dan rel baja.

¾ Baja Karbon Tinggi (BCT) Komposisi campuran besi dan karbon, dengan kadar karbon 0,45 sampai 1,70 %. Sifat dapat ditempa, dapat disepuh keras dan dimudakan dan digunakan untuk mem-buat kikir, pahat, gergaji, tap, stempel, dan alat mesin bubut.

¾ Baja Karbon Tinggi Dengan Campuran Komposisi baja karbon tinggi ditambah nikel dan kobal, krom atau tungsten. Sifatnya rapuh, akan tetapi tahan terhadap suhu tinggi tanpa kehilangan kekerasan, dapat disepuh keras dan dimudakan. Umumnya banyak digunakan untuk membuat mesin bubut dan alat-alat permesinan lainya.

Dalam baja karbon, bila kadar karbon baja naik maka kekuatan dan kekerasannya bertambah tinggi, akan tetapi keuletannya menurun atau lebih getas. Klasifikasi baja karbon dapat dilihat pada tabel 3.2.

Tabel 3.2. Klasifikasi Baja Karbon Kadar

Kekeras- Penggu- Jenis dan Kelas

an Brinell naan Baja

Karbon

Luluh

an tarik

jangan

(kg/mm 2 )

(kg/mm 2 )

lunak 0,08 18-28 32-36 40-30 95-100 Pelat khusus

tipis Baja

0,08- Batang sangat 0,12

20-29 36-42 40-30 80-120 BCR

lunak kawat Baja

0,12- lunak

0,20 22-30 38-48 36-24 100-130 Konstruk

Baja setengah

0,20- 24-36 44-55 32-22 112-145 si umum lunak

0,30 Baja

Alat-alat setengah

30-40 50-60 30-17 140-170 mesin BCS

0,30- 0,40

keras perkakas Baja

0,40- 34-46 58-70 26-14 160-200 , rel, keras

0,50 pegas, Baja

dan BCT

sangat 0,50- 0,80

36-47 65-100 20-11 180-235 kawat keras

piano (Harsono Wiryosumarto dan Toshie Okumura,1991)

Besi cor adalah paduan besi karbon dengan kadar karbon (C) lebih dari 2%, dan masih ada unsur lain seperti Si, Mn, P, S dan sebagainya. Di samping itu dalam penggunaan tertentu masih ditambah lagi dengan Ni, Cr, dan Mo. Kekuatan besi cor pada umumnya lebih rendah dari pada kekuatan baja cor, tetapi dalam beberapa besi tertentu kekuatannya menyamai baja cor.

Tabel 3.3. Klasifikasi Besi Cor Kekuat-

Jenis dan Kelas

Simbol

Komposisi kimia (%)

an Tarik

C 2 Si Mn P S (kg/ mm ) Kelas 1

Kelas 4

FC 25

2,5-4,0 1,4-2,5 0,4-1,0 0,05-1,0 0,06-0,15

Besi Cor Perlit Lanz

28-35 Besi Cor

3,0-3,3 0,6-1,1 0,5-1,0

r khusu

Emmel

2,5-3,0 2,0-2,5 0,8-1,1

30-35

B e s i co

Besi Cor Piowalsky

2,7-3,0 1,6-2,7

30-40

Besi Cor

32-34 Mehanit

2,7-3,0 1,0-1,5 0,6-0,8

r ) i co

e 32-36 Bes abl puti

(tungku

h Kelas 1

FCMW 34

2,6-3,2 0,6-1,1 <0,5

≤ tam) 35

2,0-3,0 0,8-1,5

Bes maliable (tungku hi

Kelas 4

FCMB37

Kelas 1

FCD40

Kelas 3

3,3-3,9 2,2-2,9 0,2-0,6 0,02-0,1 <0,015

Bes nodul

i Bes cor

paduan

(Harsono Wiryosumarto dan Toshie Okumura,1991)

3.5.2. Logam Bukan Besi (Non-Ferro)

Logam non ferro yaitu logam yang tidak mengandung unsur besi (Fe). Kurang lebih 20% dari logam yang diolah menjadi produk industri merupakan logam bukan-besi (non-ferro). Indonesia merupakan salah satu negara penghasil logam bukan besi (non- ferro) yang cukup banyak meliputi; timah putih, tembaga, nikel, Logam non ferro yaitu logam yang tidak mengandung unsur besi (Fe). Kurang lebih 20% dari logam yang diolah menjadi produk industri merupakan logam bukan-besi (non-ferro). Indonesia merupakan salah satu negara penghasil logam bukan besi (non- ferro) yang cukup banyak meliputi; timah putih, tembaga, nikel,

• Tahan terhadap korosi (pengkaratan) • Mempunyai daya hantar listrik yang baik • Mudah dibentuk

Beberapa jenis logam bukan besi (non-ferro) antara lain sebagai berikut :

¾ Tembaga (Cu)

Tembaga adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik memiliki lambang Cu dan nomor atom 29. Lambangnya berasal dari bahasa Latin Cuprum. Tembaga merupakan konduktor panas dan listrik yang baik. Selain itu unsur ini memiliki korosi yang lambat sekali. Tembaga mempunyai

warna coklat kemerah- merahan, mempunyai sifat tempa yang cukup baik, liat, dan kuat. Tembaga banyak digu- nakan untuk membuat berbagai suku cadang bagian listrik, radio penerangan, dan alat- alat dekorasi, perkakas dapur. Seperti alat-alat elektronik, mesin listrik,

Gambar 3.3. Bahan tembaga patung-patung dan tropi, dibuat sebagai hiasan kaligrafi

peralatan rumah tangga; pisau, garfu dan kuali leper. Tembaga murni dibagi dalam tiga jenis yang didasarkan

kepada cara pemurniannya. Jenis pertama adalah tembaga tangguh yang dibuat dengan mencairkan kembali tembaga hasil elektrolisa. Jenis kedua adalah tembaga bebas oksigen yang dibuat dengan mendeoksidasi tembaga hasil elektrolisa. Jenis yang ketiga adalah tembaga bebas oksigen hantaran tinggi yang dibuat dengan mencairkan tembaga elektrolisa dalam atmosfir hidrogen.

Paduan tembaga mempunyai daya hantar listrik dan daya hantar panas yang lebih rendah dari pada tembaga murni, Paduan tembaga mempunyai daya hantar listrik dan daya hantar panas yang lebih rendah dari pada tembaga murni,

Sifat-sifat utama tembaga adalah mempunyai warna coklat kemerah-merahan dan mempunyai konduktivitas elektrik yang tinggi. Tembaga memiliki ciri, yaitu mampu memantul- kan cahaya coklat kemerah-merahan dan menyerap warna lain dalam frekuensi spektrum tampak.

Tembaga terletak dalam keluarga yang sama dengan perak dan emas dalam jadwal berkala, oleh karena itu ia mem- punyai sifat-sifat yang serupa dengan kedua logam itu. Kesemuanya mempunyai konduktivitas elektrik yang tinggi. Tembaga seperti halnya emas dan perak mempunyai sifat mampu tempa yang baik. Tembaga tidak larut dalam air

(H 2 O) dan isopropanol, atau isopropil alkohol. Dipasaran banyak terlihat tembaga digunakan untuk

pembuatan alat-alat elektronik, pipa tembaga untuk kulkas dan air conditioning (ac), bahan kabel listrik, pembuatan tropy, hiasan dinding dari tembaga (kuningan), gantungan kunci, kunci pintu rumah, pisau, garpu, sudu, alat-lat medis dan sebagainya.

¾ Aluminium (Al)

Aluminium adalah unsur kimia yang mempunyai simbol Al dan nomor atom 13. Aluminium dijumpai terutamanya dalam bijih bauksit dan terkenal karena daya tahannya terhadap pengoksidasian (tahan karat) dan lebih ringan. Aluminium digunakan dalam banyak industri untuk menghasilkan bermacam-macam bentuk produk industri otomotif, rumah tangga, elektronik, pesawat terbang, perkapalan, kareta api dan sebagainya. Logam aluminium juga dipakai secara luas dalam bidang kimia, listrik, bangunan dan alat-alat pe- nyimpanan.

Untuk mendapatkan sifat tertentu aluminium banyak di padu dengan logam lain. Paduan aluminium banyak digunakan karena sifatnya yang kuat dan ketahanannya terhadap suatu kondisi tertentu lainnya. Campuran aluminium ini tahan terhadap asam dan menunjukkan kadar kekorosian yang Untuk mendapatkan sifat tertentu aluminium banyak di padu dengan logam lain. Paduan aluminium banyak digunakan karena sifatnya yang kuat dan ketahanannya terhadap suatu kondisi tertentu lainnya. Campuran aluminium ini tahan terhadap asam dan menunjukkan kadar kekorosian yang

Paduan aluminium dapat diklasifikasikan dalam tiga cara yaitu berdasarkan pembuatan dengan klasifikasi paduan cor dan paduan tempa; berdasarkan perlakuan panas dengan klasifikasi dapat atau tidak dapat diberlakupanaskan; dan ketiga berdasarkan unsur-unsur paduan. Berdasarkan klasifikasi ketiga ini aluminium dapat dibagi dalam tujuh jenis yaitu: Jenis Aluminium Murni, Al-Cu, Al-Mn, Al-Si, AL-Mg, Al- Mg-Si dan Jenis Al-Zn.

Paduan aluminium yang dapat diberlakupanaskan adalah paduan dimana kekuatanya dapat diper- baiki dengan pengera- san dan penemperan, sedangkan paduan yang tidak dapat diberlaku- panaskan kekuatannya hanya dapat diperbaiki dengan cara pengerjaan dingin. Pengerasan pada paduan aluminium yang

Gambar 3.4. Velg roda dari paduan dapat diberlakupanaskan

aluminium tidak karena adanya transformasi martensit seperti dalam baja karbon, tetapi karena adanya pengendapan halus fasa kedua dalam butir kristal paduan. Karena proses ini maka pengerasan pada paduan aluminium disebut pengerasan endap atau pengerasan presipitasi. Sifat-sifat pengerasan ini sangat tergantung pada unsur paduannya.

Logam aluminium yang termasuk dalam kelompok yang tidak dapat diperlakupanaskan adalah jenis Al-murni, jenis Al-Mn, jenis Al-Si dan jenis Al-Mg. Sedangkan kelompok yang dapat diperlakupanaskan masih dibagi lagi dalam jenis perlakuan panasnya yaitu anil-temper (O-temper), pengerasan regang (H-temper), pengerasan alamiah dan pengerasan buatan.

¾ Timbal (Pb)

Timbal adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Pb dan nomor atom 82. Lambangnya diambil dari bahasa latin Plumbum. Unsur ini beracun dan efek dari racun ini antara lain; dapat menurunkan daya ingat pada otak manusia.

Timbal mempunyai warna biru kelabu. Sifatnya dapat ditempa, sangat liat, tahan korosi, air, asam, dan bobot sangat berat. Timbal banyak di- gunakan sebagai bahan pembuat kabel, baterai, bubungan atap atau kuda- kuda rumah, dan bahan pengisi pada baterai Gambar 3.5. Bahan timbal kering.

¾ Timah (Sn)

Timah adalah sebuah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki simbol Sn (bahasa Latin: stannum) dan nomor atom

50. Unsur ini merupakan logam miskin keperakan, dapat ditempa ("malleable"), ditemukan dalam banyak aloy, dan digunakan untuk melapisi logam lainnya untuk mencegah karat. Timah diperoleh terutama dari mineral cassiterite yang terbentuk sebagai oksida

Warna aluminium be- ning keperak-perakan, sifatnya dapat ditempa, liat dan tahan korosi. Timah digunakan seba- gai pelapis lembaran baja lunak (pelat timah) dan untuk pembuatan peralatan di industri pe- ngawetan dan pelapis/ bungkus makanan.

Gambar 3.6. Alat rumah tangga

dari bahan paduan aluminium

Timah adalah logam memiliki kekerasan yang rendah, berat jenis 7,3 g/cm3, serta mempunyai sifat konduktivitas panas dan listrik yang tinggi. Dalam keadaan normal (13–1600 o C), Timah adalah logam memiliki kekerasan yang rendah, berat jenis 7,3 g/cm3, serta mempunyai sifat konduktivitas panas dan listrik yang tinggi. Dalam keadaan normal (13–1600 o C),

Mineral yang terkandung di dalam bijih timah pada umumnya mineral utama yaitu kasiterit, sedangkan pirit, kuarsa, zircon, ilmenit, plumbum, bismut, arsenik, stibnite, kalkopirit, kuprit, xenotim, dan monasit merupakan mineral ikutan. Kegunaan timah banyak sekali terutama untuk bahan baku logam pelapis, solder, cendera mata, dan lain-lain. Potensi timah di Indonesia terdapat di Pulau Bangka, Pulau Belitung, Pulau Singkep, dan Pulau Karimun.