Fasa Carbon Besi

Austenite (γ) – FCC : paramagnetic dan stabil pada temperature tinggi

Ferit (α) – BCC         : stabil pada temperature rendah, kelarutan padat terbatas, dapat berada bersama Fe₃C (Cementit) atau lainnya

Bainit (α) – BCC       : Austenit metastabil didinginkan dengan laju pendinginan cepat tertentu, terjadi hanya presipitasi Fe₃C, unsure paduan lainnya tetap larut

Martensit (α) – BCT  : Fasa metastabil terbentuk dengan laju pendinginan cepat, semua unsur paduan masih larut dalam keadaan padat

Besi dan baja mempunyai kandungan unsur utama yang sama yaitu Fe, hanya kadar karbon lah yang membedakan besi dan baja, penggunaan besi dan baja dewasa ini sangat luas mulai dari peralatan yang sepele seperti jarum, peniti sampai dengan alat – alat dan mesin berat.

Menurut komposisi kimianya:

a.      Baja karbon (carbon steel), dibagi menjadi tiga yaitu;

·        Baja karbon rendah (low carbon steel), aplikasi: machine, machinery dan mild steel

-  0,05 % - 0,30% C.

Sifatnya mudah ditempa dan mudah di mesin. Penggunaannya:

-   0,05 % - 0,20 % C : automobile bodies, buildings, pipes, chains, rivets, screws, nails.

-   0,20 % - 0,30 % C : gears, shafts, bolts, forgings, bridges, buildings.

·        Baja karbon menengah (medium carbon steel)

-   Kekuatan lebih tinggi daripada baja karbon rendah.

-   Sifatnya sulit untuk dibengkokkan, dilas, dipotong. Penggunaan:

-   0,30 % - 0,40 % C : connecting rods, crank pins, axles.

-   0,40 % - 0,50 % C : car axles, crankshafts, rails, boilers, auger bits, screwdrivers.

-   0,50 % - 0,60 % C : hammers dan sledges.

·        Baja karbon tinggi (high carbon steel), aplikasi: tool steel

-   Sifatnya sulit dibengkokkan, dilas dan dipotong. Kandungan 0,60 % - 1,50 % C

   Penggunaan

-    screw drivers, blacksmiths hummers, tables knives, screws, hammers, vise jaws, knives, drills. tools for turning brass and wood, reamers, tools for turning hard metals, saws for cutting steel, wire drawing dies, fine cutters.

b.      Baja paduan (alloy steel)

Tujuan dilakukan penambahan unsur yaitu:

1.      Untuk menaikkan sifat mekanik baja (kekerasan, keliatan, kekuatan tarik dan sebagainya)

2.      Untuk menaikkan sifat mekanik pada temperatur rendah

3.      Untuk meningkatkan daya tahan terhadap reaksi kimia (oksidasi dan reduksi)

Untuk membuat sifat-sifat spesial

Baja paduan yang diklasifikasikan menurut kadar karbonnya dibagi menjadi:

1.      Low alloy steel, jika elemen paduannya ≤ 2,5 %

2.      Medium alloy steel, jika elemen paduannya 2,5 – 10 %

3.      High alloy steel, jika elemen paduannya > 10 %

Combined Cycle

Dalam pembangkit listrik combined cycle adalah heat engine yang bekerja bersama-sama, mengubahnya energi panas menjadi energi mekanik sehingga dapat menggerakkan generator listrik. Prinsipnya adalah memanfaatkan panas dari gas buang heat engine yang digunakan sebagai sumber panas lain, sehingga dapat mengoptimalkan energi panas yang dihasilkan dan meningkatkan efisiensi keseluruhan sistem. Sistem ini bekerja karena heat engine hanya mampu menggunakan sebagian dari energi bahan bakar menghasilkan (biasanya kurang dari 50%).


Proses Pengelasan

a. Electrical Resistance Welded (ERW) adalah proses pengelasan yang sumber panasnya berasal dari resistansi electric

b. Submerged Arc Welded (SAW) dalam bahasa indonesianya di istilahkan pengelasan busur rendam.

Prinsip dasar pengelasan ini adalah menggunakan arus listrik untuk menghasilkan busur (Arc) sehingga dapat melelehkan kawat pengisi lasan (filler wire), yang uniknya lagi dalam pengelasan SAW ini cairan logam lasan terendam dalam flux yang melindunginya dari kontaminasi udara, yang kemudian flux tersebut akan membentuk terak las (slag) yang cukup kuat untuk melindungi logam lasan hingga membeku.

Dalam proses pengelasanSAW ini hal yang sangatperlu diperhatikan adalah :
1. Pengeringan dari flux,bila flux lembab akan menyebabkan cacat lasan berupa rongga-rongga udara yang terperangkap dalam lasan (porosity).
2. Pembersihan setiap pass atau layer pengelasan haruslah di grinding dan di wirebrushing untuk menghilangan terak(slag) sehingga tidak menyebabkan cacat lasan inklusi terak(slag inclusion).

Keunggulan dari prosespengelasan SAW ini adalah pegelasan ini dapat mengelas pelat-pelat yang tebal-tebal dengan waktu pengelasan yang lebih singkat di banding proses pengelasan lainnya seperti (GTAW atau SMAW).

c. Pengelasan dengan SMAW Shield Metal Arc Welding (Las Busur Manual) atau disebut juga MMAW (Manual Metal Arc Welding) digunakan arus listrik sampai 600 Ampere dan busur nyala listrik itu menimbulkan panas yang tinggi

Proses Perlakuan Panas (Heat Treatment)

Hardening dilakukan untuk memperoleh sifat tahan aus yang tinggi, kekuatan dan fatigue limit/ strength yang lebih baik. Kekerasan yang dapat dicapai tergantung pada kadar karbon dalam baja dan kekerasan yang terjadi akan tergantung pada temperatur pemanasan (temperatur autenitising), holding time dan laju pendinginan yang dilakukan serta seberapa tebal bagian penampang yang menjadi keras banyak tergantung pada hardenability.

Langkah-langkah proses hardening adalah sebagai berikut :

1. melakukan pemanasan (heating) untuk baja karbon tinggi  20⁰-30⁰   diatas Ac-1 pada diagram Fe-Fe₃C, misalnya pemanasan sampai suhu 850⁰, tujuanya adalah untuk mendapatkan struktur Austenite, yang salah sifat Austenite adalah tidak stabil pada suhu di bawah Ac-1,sehingga dapat ditentukan struktur yang diinginkan.
2. Penahanan suhu (holding), Holding time dilakukan untuk mendapatkan kekerasan maksimum dari suatu bahan pada proses hardening dengan menahan pada temperatur pengerasan untuk memperoleh pemanasan yang homogen sehingga struktur austenitnya homogen atau terjadi kelarutan karbida ke dalam austenit dan diffusi karbon dan unsur paduannya.  Pedoman untuk menentukan holding time dari berbagai jenis baja:
• Baja Konstruksi dari Baja Karbon dan Baja Paduan Rendah Yang mengandung karbida yang mudah larut, diperlukan holding time yang singkat, 5 - 15 menit setelah mencapai temperatur pemanasannya dianggap sudah memadai.
• Baja Konstruksi dari Baja Paduan Menengah Dianjurkan menggunakan holding time 15 -25 menit, tidak tergantung ukuran benda kerja.
• Low Alloy Tool Steel Memerlukan holding time yang tepat, agar kekerasan yang diinginkan dapat tercapai. Dianjurkan menggunakan 0,5 menit per milimeter tebal benda, atau 10 sampai 30 menit.
• High Alloy Chrome Steel Membutuhkan holding time yang paling panjang di antara semua baja perkakas, juga tergantung pada temperatur pema-nasannya. Juga diperlukan kom-binasi temperatur dan holding time yang tepat. Biasanya dianjurkan menggunakan 0,5 menit permilimeter tebal benda dengan minimum 10 menit, maksimum 1 jam.
• Hot-Work Tool Steel Mengandung karbida yang sulit larut, baru akan larut pada 10000 C. Pada temperatur ini kemungkinan terjadinya pertumbuhan butir sangat besar, karena itu holding time harus dibatasi, 15-30 menit. High Speed Steel Memerlukan temperatur pemanasan yang sangat tinggi, 1200-13000C.Untuk mencegah terjadinya pertumbuhan butir holding time diambil hanya beberapa menit saja. Misalkan kita ambil waktu holding adalah selama 15 menit pada suhu 850^0.
3. Pendinginan. Untuk proses Hardening kita melakukan pendinginan secara cepat dengan menggunakan media air. Tujuannya adalah untuk mendapatkan struktur martensite, semakin banyak unsur karbon,maka struktur martensite yang terbentuk juga akan semakin banyak. Karena martensite terbentuk  dari fase Austenite yang didinginkan secara cepat. Hal ini disebabkan karena atom karbon tidak sempat berdifusi keluar dan terjebak dalam struktur kristal dan membentuk struktur tetragonal yang ruang kosong antar atomnya kecil,sehingga kekerasanya meningkat.
a. Annealing adalah suatu proses laku panas (heat treatment) yang sering dilakukan terhadap logam atau paduan dalam proses pembuatan suatu produk. Tahapan dari proses Anneling ini dimulai dengan memanaskan logam (paduan) sampai temperature tertentu, menahan pada temperature tertentu tadi selama beberapa waktu tertentu agar tercapai perubahan yang diinginkan lalu mendinginkan logam atau paduan tadi dengan laju pendinginan yang cukup lambat. Jenis Anneling itu beraneka ragam, tergantung pada jenis atau kondisi benda kerja, temperature pemanasan, lamanya waktu penahanan, laju pendinginan (cooling rate), dll.

b. Normalizing adalah proses perlakuan panas yang menghasilkan perlite halus, pendinginannya dengan menggunakan media udara, lebih keras dan kuat dari hasil anneal.

c. Sphereodizing adalah process perlakuan panas untuk menghasilkan struktur carbida berbentuk bulat (spheroid) pada matriks ferrite. Pada proses spheroidizing ini akan memperbaiki machinibility pada baja paduan kadar Carbon tinggi.