resume metalog

7/24/2019 resume metalog

1/13

Besi Cor

Besi Cor Putih

FC

Besi Cor Kelabu

FCD GGV

Besi Cor Mampu Tempa

Dibuat kelabu

Kelabu dari awal

Besi dan Baja

Besi dan baja dapat dibedakan dengan melihat kandungan karbonnya. Bajamemiliki kandungan karbon dibawah 2% sementara besi memiliki kandungan karbondiatas 2%.

Klasifikasi Besi Cor


2/13

Dilihat dari patahannya besi cor dapat diklasifikasikan ke dalam 2 kelompok,yaitu besi cor putih dan besi cor kelabu.

Bagaimana warna pada patahan ini dihasilkan? Warna putih berasal dari bendayang memantulkan cahaya polikromatik. Warna hitam dihasilkan oleh benda yang tidakmemantulkan cahaya sama sekali. edangkan kelabu dihasilkan karena adanyapenurunan intensitas cahaya dari sinar yang dipantulkan. !enurunan intensitas cahayaini dapat disebabkan karena tidak ratanya permukaan benda atau adanya lapisansubstrat yang menyerap sebagian intensitas cahaya sehingga cahaya yang dipantulkansudah berkurang intensitasnya.


3/13

Besi "or #elabu

Besi cor kelabu adalah suatu logam paduan antara unsur besi $ karbon $ silikon.Besi cor ini mengalami proses pembekuan stabil sehingga terbentuk grafit di dalamnya.

rafit yang terbentuk adalah grafit lamelar yaitu berbentuk serpihan. &emiliki sifatmeredam getaran yang baik.

ifat 'ilai#ekuatan (arik )** $ +** ' mm 2

#ekerasan )-* $ 2 * /B#ekuatan (ekan - $ 0 kali kekuatan tarik&ampu 1edam etaran ) .0 kp mm 2

#ondukti itas !anas *.)) $ *.)- cal cm(itik "air ))+* o" $ )2** o"

Besi cor kelabu biasa digunakan untuk pembuatan mesin, alat perkakas, dan

suku cadang.Besi "or 'odular

Besi cor nodular adalah adalah besi cor dengan grafit berbentuk bola. rafit bolaini terbentuk karena adanya proses &g (reatment. Besi cor jenis ini memiliki kekuatantarik lebih baik daripada besi cor kelabu.

ifat 'ilai#ekuatan (arik +** $ 3** ' mm 2

#ekerasan )-* $ 2 * /B(itik "air ))+* o" 4 )2** o"

Besi "or &ampu (empa


4/13

As cast Temper carbon

Besi cor mampu tempa adalah besi cor yang dibuat kelabu dengan proses heattreatment. Besi cor ini asalnya memiliki patahan berwarna putih lalu di heat treatmentdengan tujuan mengurai karbida besi 56e - "7 menjadi grafit mawar sehinggameningkatkan kekuatan tarik dan keuletan material.

Besi "or !utih

!ada besi cor ini tidak terdapat grafit karena mengalami pembekuan metastabil.Besi cor ini memiliki ketahanan gesekan yang sangat baik. Besi cor putih biasadigunakan untuk produk yang membutuhkan ketahanan gesek, korosi, dan panas yangbaik.

Inokulasi

8nokulasi adalah proses yang dilakukan untuk menambahkan inti pembekuanpada suatu material. 9umlah inti pembekuan akan berpengaruh pada halus atautidaknya butiran pada sebuah material. emakin banyak jumlah inti pembekuan makaakan semakin halus butiran sebuah material. Butiran pada material ini akan


5/13

berpengaruh pada kekuatan material tersebut. emakin halus butiran material makaakan semakin banyak orientasi dari setiap butiran. Dengan begitu energi yangdibutuhkan untuk merusak material pun akan semakin besar.

Bahan yang berperan sebagai inokulan adalah bahan yang memiliki temperatur cair lebih tinggi daripada base materialnya. Bahan ini akan membeku lebih dulu dalamcairan dan membentuk inti pembekuan. Bahan yang biasa digunakan antara lain silikat,alumina, dan oksida.

!roses inokulasi dapat dilakukan dengan beberapa metode, yaitu:

4 ;addle 8noculation&etode ini dilakukan dengan memberi inokulan pada cairan saat proses

tapping dari tanur ke ladel atau dari ladel ke ladel. !roses ini seharusnya dimulaisaat cairan sudah mengisi < bagian dari ladel dan selesai saat cairan sudahmengisi = bagian dari ladel. /al ini bertujuan agar inokulan tercampur meratadengan cairan, sehingga pembentukan inti pembekuannya merata disetiapbagian.

8nokulan tidak boleh disimpan di bagian bawah ladel, karena akanmembuat inti pembekuan tidak merata antara cairan yang pertama mengisi ladeldengan yang terakhir mengisi ladel.

4 ;ate tream 8noculation&etode ini dilakukan saat proses pouring cairan dari ladel ke cetakan.

!roses ini bertujuan untuk mengatur jumlah inokulan yang masuk ke dalamsetiap cetakan. !roses ini biasa dilakukan ketika produksi yang dilakukan adalahproduksi massal, dimana cetakan yang tersedia sangat banyak.

#etika melakukan produksi massal, penggunaan metode ;addle8noculation sangat tidak dianjurkan. /al ini dikarenakan proses inokulasi akanmengalami fading effect dimana pengaruh dari inokulasi akan berkurang seiringberjalannya waktu. emakin lama cairan dituang ke cetakan maka efek inokulanakan semakin buruk sehingga tidak akan menghasilkan produk yang sesuaidengan keinginan.

4 8n &ould 8noculation&etode ini dilakukan dengan menaruh bahan inokulan di cetakan. Bahan

inokulan di sistem saluran. 8nokulan akan terbawa oleh arus cairan dan bereaksidengan cairan membentuk inti4inti pembekuan.

(ujuan dilakukannya metode ini kurang lebih sama dengan metode ;atetream 8noculation, yaitu untuk mengatur jumlah inokulan yang masuk ke dalam

setiap cetakan.


6/13

Metastabil

StabilMottled

Metastabil

Stabil

#egagalan4kegagalan yang biasa terjadi dalam proses inokulasi:

4 6ading >ffect6ading effect biasa terjadi karena cairan yang sudah diberi inokulan tidak

segera dituang ke cetakan. /al ini mengakibatkan adanya penurunan pengaruhinokulasi pada cairan. eingga inti pembekuan yang sudah terbentuk tidakberfungsi membentuk butiran dengan baik.

6ading effect juga biasa terjadi pada produksi massal dimana cairan yangpertama dituan ke cetakan akan memiliki perbedaan kualitas dengan cairan yangterakhir dituang.

4 #esalahan perhitungan pemberian inokulanBahan inokulan yang biasa digunakan adalah 6e i. 9ika terlalu banyak

inokulan diberikan dalam cairan, maka kadar i akan meningkat. ifat i dalamcairan adalah mengusir karbon dan membantu pembentukan grafit. (etapisemakin banyak i yang diberikan maka akan semakin banyak daerah yangkekurangan karbon 5ferrit7. 6errit memiliki kekuatan yang rendah sehingga terlalubanyak 8nokulan dapat mengakibatkan penurunan grade material.

(erlalu sedikit memberikan inokulan pun dapat berdampak buruk padamaterial. /al ini dikarenakan sedikitnya inti pembekuan yang akan terbentuk.9ika cairan dalam keadaan supersaturated 5sangat jenuh7, atom karbon akansulit membentuk grafit. kibatnya bila pembekuan dilakukan dengan cepat makaakan terbentuk ledeburit 5@A6e - "7 yang bersifat keras dan getas. (entunyaledeburit adalah struktur yang tidak diinginkan pada material. 9ika pembekuandilakukan lambat pun ledeburit masih akan terbentuk di daerah yang jauh darigrafit karena karbon tidak sempat berdifusi ke arah grafit.

Stabil & Metastabil

!embekuan stabil adalah pembekuan lambat dimana kondisi energi beradadalam posisi absolute minimum. edangkan pembekuan metastabil adalah pembekuancepat, dimana kondisi energi berada dalam posisi minimum.

!ada pembekuan stabil memungkinkan untuk terbentuknya grafit. /al inidikarenakan pada pembekuan lambat, atom karbon akan memiliki waktu untuk berdifusimenuju inti pembekuan. tom karbon yang yang telah berkumpul di inti pada akhirnyaakan membentuk grafit.

!ada pembekuan metastabil tidak akan terbentuk grafit. Dengan pembekuanyang cepat, atom karbon tidak akan sempat berkumpul di inti pembekuan. tom karbonakan terlarut bersama austenit membentuk ledeburit. 9ika pendinginan yang dilakukan

juga cepat maka yang akan terbentuk adalah martensit.


7/13

STAB !

M"TASTAB !

MOTTLED !atahan pada sample uji baji

Teori Pembentukan Grafit

!embentukan grafit hanya terjadi pada pembekuan stabil. !embentukan grafitsangat dipengaruhi oleh cooling rate dan alloying. ;aju pembekuan yang lambat akanmembentuk grafit, karena memberikan waktu pada atom karbon untuk berkumpul di intipembekuan. ;aju pembekuan yang cepat akan mencegah pembentukan grafit.

!aduan juga sangat berpengaruh pada pembentukan grafit. rafit akanterbentuk jika ada yang menariknya ke inti pembekuan, mengusirnya dari cairan, dantidak ada yang menghalangi jalannya menuju ke inti pembekuan.


8/13

LAMELAR

BULAT

MAWAR VERMIKUL AR

KEPITIN G

MAWAR

nsur i pada inokulan akan berperan sebagai pembentuk intipembekuan. 8nti pembekuan ini akan menarik atom karbon menuju kearahnyasehingga dapat terbentuk grafit.

nsur i yang terdapat pada cairan akan mengusir karbon. nsur 6eakan lebih cenderung berikatan dengan i, sehingga atom karbon akan terusir

dari cairan dan menuju inti pembekuan.nsur "u akan menghambat terbentuknya grafit. "u akan menghalangi jalannya atom karbon ke arah inti pembekuan. ehingga karbon tidak sempatsampai ke inti pembekuan dan membentuk grafit. #arbon akan berikatan dengan6e dan membentuk karbida besi.

rafit dapat dibagi menurut bentuk4bentuknya. etiap bentuk dari grafitmempunyai cara pembentukan yang berbeda4beda.

rafit laCimnya akan tumbuh berbentuk lamelar seperti gambar Bentuk 8./al ini dikarenakan grafit cenderung tumbuh ke arah a a is sehingga akanbentuknya akan cenderung pipih.


9/13

a a#is

c a#isBasalPlane(0001)

PrismPlane (

) da juga grafit yangberbentuk bulat. (erbentuknya grafit menjadi bulat dikarenakan adanya &gtreatment. da berbagai macam teori yang menjelaskan tentang pembulatangrafit.

"ontohnya adalah teori gelembung gas. (eori ini menjelaskan bahwa &gyang digunakan tidak berikatan dengan 6e sehingga akan membentukgelembung gas di dalam cairan. elembung gas ini nantinya akan terisi olehatom karbon yang terusir dari cairan karena adanya penambahan i. tomkarbon yang tumbuh dalam gelembung ini akan cenderung membentuk bulat,sehingga grafit yang dihasilkan pun akan berbentuk bulat.

(eori lain pembentukan grafit bulat adalah (eori (egangan !ermukaan. (eori inimenjelaskan bahwa grafit bulat terbentuk karena pertumbuhannya tertekan dengantekanan yang sama dari segala arah. (ekanan itu sendiri berasal dari &g yang tidakbereaksi dengan cairan 6e. &agnesium ini akan mencari jalan ke permukaan cairansehingga menekan ke segala arah. rafit yang sedang tumbuh menerima tekanan darimagnesium ini sehingga pertumbuhannya cenderung sama ke segala arah danmembentuk bulatan.

rafit lainnya adalah grafit mawar atau temper grafit. rafit ini terbentuk padabesi cor mampu tempa. Besi cor ini dibuat dengan pembekuan yang cepat. Besi cor ini

tidak memiliki grafit saat baru dicor. rafit baru muncul setelah proses heat treatment.rafit yang terbentuk bentuknya seperti mawar mengikuti bentuk batas butir yang

sudah terbentuk lebih dulu.

Pengaruh Grafit

A = GasB = Grafit kristal tunggalC = CairanD = Besi padat


10/13

#eberadaan grafit sangat berpengaruh pada sifat dari material yang dibuat.rafit memiliki sifat meredam getaran yang baik. #ondukti itas listrik dan panas grafit

tidak lebih baik daripada besi. rafit bersifat lunak karena bentuknya yang serbuk.

Bentuk dari grafit akan sangat berpengaruh pada sifat material yang dihasilkan.Dari hasil percobaan yang telah dilakukan, grafit bulat memiliki luas penampang yanglebih kecil dibanding bentuk4bentuk lainnya.

#esimpulan yang dapat diambil dari percobaan yang dilakukan antara lain:

a. emakin besar luas penampang grafit yang diperoleh maka akan semakinbaik kemampuan meredam getarannya

b. emakin besar luas penampang grafit yang diperoleh maka akan semakinburuk kondukti itas panasnya

c. emakin besar luas penampang grafit yang diperoleh maka akan semakinburuk kondukti itas listriknya

d. emakin besar luas penampang grafit yang diperoleh maka akan semakin

buruk kekuatan tariknyae. Bentuk grafit tidak berpengaruh pada kekerasan material

!oint b dan c masih harus diperiksa kebenarannya.

Pengaruh Unsur Paduan

!ada dasarnya ada dua cara untuk memberikan sifat khusus pada material."ontohnya untuk ketahanan korosi. Eang pertama adalah pelapisan dan yang keduaadalah pemberian unsur paduan. !elapisan hanya akan mempengaruhi bagianpermukaan dari material. !emberian unsur paduan akan mempengaruhi sifat materialsecara keseluruhan.

nsur paduan diberikan kepada material dengan tujuan memberikan sifat khususpada material supaya dapat digunakan sesuai sesuai dengan target penggunaanproduknya. &isalnya untuk pipa4pipa harus memiliki ketahanan korosi yang baik, makaditambahkan unsur paduan yang dapat memperbaiki ketahanan korosi seperti chromedan nikel.

elain berpengaruh pada sifat kimiawi, penambahan unsur paduan juga akanberpengaruh pada sifat mekanik. eperti contoh penambahan chrome untukmeningkatkan ketahanan korosi diatas. "hrome merupakan unsur pembentuk karbida,oleh karena itu penambahan unsur chrome akan membentuk karbida sehinggameningkatkan kekerasan dari material yang dihasilkan. #arena atom karbonmembentuk karbida dengan chrome, maka pembentukan grafit pun akan terhambat.9adi penambahan unsur chrome dapat menghambat pembentukan grafit.

!enambahan unsur paduan harus diperhitungkan dengan baik sehinggamemberikan resiko seminim mungkin pada material yang dihasilkan.

nsur paduan secara garis besar terbagi ke dalam tiga bagian, yaitu:


11/13

. &ajor >lement

nsur !engaruh

#arbon 5"7

4 &embentuk grafit pada sistem stabil4 &enurunkan titik liFuidus

4 &eningkatkan kekerasan4 &eningkatkan hardability4 Deo idator

ilikon 5 i7

4 &enurunkan kelarutan " dalam ferrit4 &enurunkan titik liFuidus4 &enggeser titik eutektikum4 nsur yang mendorong pembentukan grafit4 !embentukan matri ferrit pada suhu kamar 4 &eningkatkan jumlah inti pembekuan4 &engurai karbida menjadi grafit

B. &inor >lement

nsur !engaruh

!hospor 5!7

4 &embentuk phospideutektik steadite4 &eningkatkan kekerasan besi cor 4 &eningkatkan ketahanan gesek4 &enurunkan kemampuan permesinan4 &eningkatkan porositas4 &eningkatkan penetrasi cairan pada cetakan4 &eningkatkan fluiditas 5s.d. *.0%7

ulfur 5 7

4 &enghambat pembentukan grafit bulat4 &enghambat pembentukan grafit4 &enbentuk 6e4 &embantu pembentukan sementit4 &embuat besi menjadi rapuh

&angan 5&n7

4 &engikat sulfur 4 &eningkatkan kekerasan dan hardability4 &eningkatkan persentase pearlite4 &eningkatkan stabilitas karbida 56e,&n7-"

4 #elebihan mangan G)% diikuti denganmunculnya cacat pinhole

". (race >lement

nsur #omposisi !engaruh

luminium 5 l7 H*.-%4 &eningkatkan cacat pinhole4 Dapat membentuk oksida yang menjadi

inti grafit ntimony 5 b7 H*.*2% &embentuk pearlite rsenic 5 s7 H*.*0% &embentuk pearliteBismuth 5Bi7 H*.*2% &embentuk karbida

Boron 5B7 H*.*)% &embentuk karbida pada bagian yang tipis


12/13

"hromeium 5"r7 H*.2% &embentuk patahan pada bagian yang tipis"opper 5"u7 H*.-% &embentuk pearlite

&olybdenum 5&o7 H*.*0% &embentuk pearlite

Pengaruh Laju Pembekuan

!embekuan adalah proses penurunan suhu pada cairan hingga cairan berubahfasa dari cair menjadi padat. !roses ini disertai dengan pembentukan butiran padamaterial. !enurunan suhu akan terus berlanjut hingga mencapai suhu ruangan. !roseslanjut ini biasa disebut proses pendinginan. !roses pendinginan disertai denganpembentukan fasa pada material.

;aju pembekuan akan berpengaruh pada terbentuk atau tidaknya grafit padamaterial. rafit akan terbentuk pada laju pembekuan yang lambat, tentunya harus

didukung oleh komposisi yang tepat.;aju pembekuan yang cepat akan mengakibatkan atom karbon tidak sempat

berkumpul ke inti pembentukan grafit. tom karbon ini akan larut dalam @ dan sisanyaakan bereaksi dengan besi membentuk karbida besi. truktur mikro ini biasa disebutledeburit. ;edeburit bersifat keras dan getas.

Bila material telah mebeku dengan cepat dan membentuk struktur ledeburit laludidinginkan dengan cepat pula. &aka atom karbon dalam @ tidak akan sempat keluar dan berikatan dengan 6e - ". tom karbon akan terselip pada struktur B"" 5body center cubic7 I dan membentuk struktur B"( 5body center tetragonal7. truktur ini biasadisebut martensit. ifatnya sangat keras dan getas karena memiliki tegangan dalamyang tinggi. Ditambah lagi ada karbida besi 56e - "7 yang sudah terbentuk dari awalpembekuan.

Bila material yang membeku dengan cepat lalu didinginkan dengan pendinginannormal. &aka yang terbentuk adalah ledeburit 2. ;edeburit 2 ini disusun oleh pearlitedan 6e - "

Bila material yang membeku dengan cepat lalu didinginkan dengan pendinginanlambat maka struktur yang akan terbentuk adalah ferrite dengan 6e - ".

;aju pembekuan yang lambat akan memberikan waktu pada atom karbon untukberkumpul ke inti pembektukan grafit. tom karbon ini akan membentuk grafit sehinggapatahan dari material yang terbentuk akan berwarna kelabu. tom karbon yang tidaksempat masuk ke dalam inti pembentukan grafit akan tetap berikatan dengan austenit,sisanya akan membentuk karbida besi.

Bila material didinginkan dengan laju pendinginan yang normal maka atomkarbon dari @ akan berdifusi ke grafit. tom karbon sisanya akan membentuk 6e - ". @yang sudah kehilangan karbon akan menjadi I. ehingga yang terbentuk adalah grafitdan pearlite.


13/13

Bila material didinginkan dengan laju pendinginan yang lambat maka atomkarbon pada @ akan mampu berdifusi menuju grafit secara keseluruhan. ehingga yangterbentuk adalah grafit dan ferrit.

Bila material yang mengalami pembekuan lambat didinginkan dengan cepatmaka atom karbon yang masih terlarut dalam @ tidak sempat berdifusi ke arah grafitatau pun membentuk 6e - ". &aka atom karbon tersebut akan tetap dalam @ hinggamembentuk I dengan struktur B"( yang biasa disebut martensit.

resume metalog

Documents