JENIS DAN SIFAT BAHAN LOGAM

Logam dapat dibagi dalam dua golongan yaitu logam ferro atau logam besi dan logam non ferro yaitu logam bukan besi.

A.        Logam Ferro (Besi)

Logam ferro adalah suatu logam paduan yang terdiri dari campuran unsur karbon dengan besi. Untuk menghasilkan suatu logam paduan yang mempunyai sifat yang berbeda dengan besi dan karbon maka dicampur dengan bermacam logam lainnya.

Logam ferro terdiri dari komposisi kimia yang sederhana antara besi dan karbon. Masuknya karbon ke dalam besi dengan berbagai cara.

Jenis logam ferro adalah sebagai berikut.

1)     Besi Tuang

Besi tuang adalah satu material penting dalam permesinan. Karbon (C) dan silikon (Si) adalah unsur paduan utama, dengan jumlah masing-masing berkisar 2,1-4% berat dan 1 sampai 3% berat. Besi paduan dengan konten karbon yang kurang dari itu dikenal sebagai baja. Konon suhu lelehnya berkorelasi, biasanya mulai dari 1150 sampai 1200 °C (2102 ke 2192 °F), atau sekitar 300 ° C (572 ° F) lebih rendah dari titik leleh besi murni.

Besi tuang cenderung rapuh, kecuali untuk besi tuang yang ditempa. Dengan titik leleh relatif rendah, fluiditas yang baik, castability mesin yang sangat baik, ketahanan terhadap deformasi dan ketahanan aus, besi tuang telah menjadi bahan rekayasa dengan berbagai aplikasi dan digunakan dalam pipa, mesin dan suku cadang industri otomotif, seperti kepala silinder, blok silinder dan rumah gearbox. Hal ini tahan terhadap perusakan dan melemahnya oleh oksidasi (karat). Karena besi tuang relatif rapuh, tidak cocok untuk tujuan di mana tepi yang tajam atau fleksibilitas yang diperlukan.

2)     Besi Tempa

Komposisi besi terdiri dari 99% besi murni, sifat dapat ditempa, liat, dan tidak dapat dituang. Besi tempa antara lain dapat digunakan untuk membuat rantai jangkar, kait keran, dan landasan kerja plat.

3)     Baja Karbon

Baja karbon adalah bentuk paling umum dari baja karena harganya yang relatif rendah sementara itu memberikan sifat material yang dapat diterima untuk banyak aplikasi. Baja karbon berisi sekitar 0,05-0,15% karbon dan baja ringan mengandung 0,16-0,29% karbon sehingga mudah dibentuk dan ulet, tetapi tidak dapat dikeraskan dengan perlakuan panas. Baja karbon ini memiliki kekuatan tarik relatif rendah, tetapi murah dan lunak. Kekerasan permukaan dapat ditingkatkan melalui karburasi.

Hal ini sering digunakan ketika jumlah besar dari baja yang diperlukan, misalnya sebagai baja struktur bangunan. Kepadatan baja karbon adalah sekitar 7,85 g/cm3 (7850 kg/m3 atau 0.284 lb/in3) [4] dan modulus Young adalah 210 GPa (30.000.000 psi).

B.        Pengelompokan Baja

Yang dimaksud dengan baja karbon adalah baja yang hanya terdiri dari besi ( Fe ) dan karbon ( C ) saja tanpa adanya bahan pemadu dan unsur lain yang kadang terdapat pada baja karbon seperti Si, Mn, P, P hanyalah dengan prosentase yang sangat kecil yang biasa dinamakan impurities.

Pengelompokkan baja dilakkan berdasarkan :

1)     Menurut kadar karbon

a)      Baja Karbon Rendah.

Kandungan karbon pada baja ini antara 0.10 sampai 0.25 % . Karena kadar karbon yang sangat rendah maka baja ini lunak dan tentu saja tidak dapat dikeraskan, dapat ditempa, dituang, mudah dilas dan dapat dikeraskan permukaannya ( case hardening ) Baja dengan prosentase karbon dibawah 0.15 % memiliki sifat mach ability yang rendah dan biasanya digunakan untuk konstruksi jembatan, bangunan, dan lainnya. Komposisi campuran besi dan karbon, kadar karbon 0,1% - 0,3%, membuat sifat dapat ditempa dengan tanah liat. Digunakan untuk membuat mur, sekrup, pipa, dan keperluan umum dalam pembangunan.

b)     Baja Karbon Sedang

Komposisi campuran besi dan karbon, kadar karbon 0,4% - 0,6%. Sifat lebih kenyal dan keras. Digunakan untuk sebagian besar permesinan, penempaan, komponen otomotif, poros, dan rel baja.

c)      Baja Karbon Tinggi

Komposisi campuran besi dan karbon. Kadar karbon 0,6 - 0,99% , sangat kuat dan digunakan untuk per/pegas dan kawat kekuatan tinggi.

Karbon baja yang berhasil dapat menjalani perlakuan panas memiliki kandungan karbon di kisaran 0,30 - 1,70% berat. Jejak kotoran dari berbagai elemen lainnya dapat memiliki dampak yang signifikan terhadap kualitas baja yang dihasilkan. Jumlah jejak belerang khususnya membuat baja merah pendek. Paduan baja karbon rendah, seperti kelas A36, mengandung belerang sekitar 0,05% dan mencair sekitar 1426-1538 ° C (2599-2800 ° F) . Mangan sering ditambahkan untuk meningkatkan kemampuan pengerasan baja karbon rendah. Penambahan ini mengubah materi menjadi baja paduan rendah dengan beberapa definisi, tetapi definisi AISI dari baja karbon memungkinkan hingga 1,65% mangan berat.

d)     Baja Karbon Tinggi Dengan Campuran

Komposisi baja karbon tinggi ditambah nikel atau kobalt, krom atau tungsten, sifat rapuh, tahan suhu tinggi tanpa kehilangan kekerasan, dapat disepuh keras, dan dimudakan. Digunakan untuk membuat mesin bubut dan alat-alat mesin

2)     Menurut Komposisinya

Menurut komposisinya, baja dapat dikelompokkan menjadi :

a)        Baja bukan paduan

b)       Baja paduan rendah

c)        Baja paduan tinggi

Baja bukan panduan mempunyai kandungan maksimal : 0,5% Si, 0,8% Mn, 0,1% Al, 0,1% Ti, 0,25 % Cu. Baja paduan rendah mempunyai unsur paduan maksimal 5%, sedangkan pada baja paduan tinggi > 5%.

Contoh Baja Paduan

a)      Fe + Ni

Fe + 2 % Ni untuk baja keeling

Fe + 25 % Ni tak bekarat dan tak magnetik

Fe + 36 % Ni baja invar, sifat muai yang sangat kecil

b)     Fe + Cr

Kuat, Keras, dan Tahan Karat

Fe + Cr > 12 % dinamakan Stainless Steel ( Baja Tahan Karat )

Prosentase yang banyak digunakan adalah :

Fe + 0.1 sampai 0.4 % C + 12 sampai 14 % Cr

Fe + 0.9 sampai 1.0 % C + 17 sampai 19 % Cr

Sifat tahan karat ini disebabkan karena terjadinya lapisan chromoksida (Cr2O3) pada permukaan baja yang menghalangi terjadinya karat. Bila prosentase C terlalu besar maka sifat tahan karat akan menurun karena sebagian Cr akan diikat menjadi CrC. Prosentase ideal adalah C < 0.1 %

c)      FE + Cr + Ni

Baja tahan asam (acid)

Contoh : baja 18/8 (18 % Cr + 8 % Ni) atau disebut juga baja Crupp

d)     HSS (High Speed Steel)

Biasa digunakan sebagai alat potong karena memiliki sifat Red Hardness yaitu tetap memiliki kekerasan yang tinggi walaupun temperaturnya mencapai 600 ºC .

Contoh: Fe + 0.7 – 0.8 %C, 3.8 – 4.4 %Cr, 17.5 – 19 % W, 1.0 – 1.4 %V

 

3)     Menurut Kemurniannya

Tingkat kemurnian pada baja adalah besar kecilnya unsur Posphor (P) dan Sulfur (S), yang dianggap sebagai unsur-unsur yang merusak sifat baja.

a)        Baja biasa adalah baja dengan kandungan P dan S masing-masing 0,05%  

b)       Baja kualitas tinggi adalah baja dengan kandungan P dan S masing-masing 0,045 %

c)        Baja mulia adalah baja dengan kandungan P dan S masing-masing 0,035 %

4)     Menurut Proses Pembuatan

Karena setiap proses pembuatan berpengaruh terhadap baja yang dihasilkan, maka pengelompokan berdasarkan prosesnya dapat dilakukan, yaitu :

a)      Baja tungku listrik, adalah baja yang diproses dengan menggunakan tungku listrik.

b)     Baja Siemens-Martin (baja S-M), adalah baja yang diproses dengan proses Siemens-Martin.

c)      Baja Linz-Donawitz (baja LD), adalah baja yang diproses dengan proses Linz-Donawitz

d)     Baja Thomas, adalah baja yang diproses dengan proses Thomas.

 

5)     Menurut Penggunaannya

Secara umum hanya ada 2, yaitu :

a)        Baja konstruksi mesin, adalah baja yang digunakan untuk konstruksi bangunan atau mesin.

b)       Baja perkakas, adalah baja yang digunakan sebagai bahan perkakas.

 

6)     Menurut Struktur Larutan Padatnya

a)      Baja austenit, adalah baja yang terdiri dari 10 – 30% unsur paduan tertentu (Ni, Mn atau CO) Misalnya : Baja tahan karat (Stainlees steel),nonmagnetic dan baja tahan panas (heat resistant steel).

b)     Baja ferit, adalah baya yang terdiri dari sejumlah besar unsur pemadu (Cr, W atau Si) tetapi karbonnya rendah dan tidak dapat dikeraskan.

c)      Baja martensit, adalah baja yang unsur paduannya lebih dari 5 %,sangat keras dan sukar dimesin.

d)     Baja Karbid (ledeburit), adalah baja yang terdiri sejumlah karbon dan unsur-unsur penbentuk karbid (Cr, W, Mn, Ti, Zr).

 

C.       Besi Tuang

Besi tuang seperti halnya baja, pada dasarnya adalah paduan besi-karbon yang lebih tinggi, biasanya antara 2,5 - 4,0 % C. Keuletan rendah, tidak dapat ditempa, diroll, di drawing, dll. Satu-satunya cara pembuatan yang dapat dikerjakan adalah dengan penuangan, karena itu namanya besi tuang.

Walaupun keuletan dan kekuatannya lebih rendah daripada baja, tetapi karena mudah di tuang dan mempunyai beberapa sifat khusus yang berguna, maka penggunaannya lebih luas, apalagi dengan diberi tambahan unsur paduan dan proses laku panas yang tepat, maka sifatnya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan.

1)     Klasifikasi

Besi tuang biasanya di klasifikasikan menurut struktur metalografinya. Dalam hal ini karbon dalam besi tuang sangat menentukan. Karbon dalam besi tuang dapat berupa instentisial yaitu sementit karbida besi atau berupa grafit karbon bebas. Pengelompokan dapat dimulai berdasarkan kondisi karbonnya. Bila Seluruh karbon berupa sementit maka ia adalah besi tuang putih, selanjutnya dikelompokkan berupa bentuk fisik grafitnya,. Terjadinya struktur yang berbeda-beda ini di pengaruhi oleh beberapa faktor terutama kadar karbon, kadar paduan dan pengotoran, laju pendinginan selama dan sesudah pendinginan dan perlakuan panas sesudah penuangan.

Besi tuang dapat dikelompokkan menjadi:

a)      Besi Tuang Putih

Besi tuang putih yang biasa diproduksi adalah besi tuang putih hypoeutectic. Untuk mempelajari perubahan yang terjadi selama pembekuan dan pendinginan perhatikan diagram fasa besi karbida.

Gambar 1. Diagram fasa besi karbida

(sumber : google.com)

 

Pada temperatur T1 berupa cairan dan mulai membeku pada T2, membentuk kristal austenit. Dengan penurunan temperatur maka makin banyak austenit yang terbentuk, makin sedikit sisa cairan dan komposisinya makin kaya karbon. Pada temperatur T3 sudah banyak austenit yang terbentuk, bila reaksi austetik selesai maka akan mulai lagi terjadi penurunan temperatur dengan makin rendahnya temperatur makin rendah pula kelarutan karbon dalam austenit. Pada X4 komposisi austenit akan bertranformasi menjadi eutectoid sehingga struktur akhir akan terdiri dari dendrite austenit yang bertranformasi menjadi perlit.

Mengingat bahwa sementit adalah struktur yang sangat keras dan getas maka besi tuang putih yang mengandung sejumlah besar sementit yang berupa jaringan yang kontinyu juga akan keras, tahan aus dan sangat sulit diproses mesin.

 

b)     Besi Tuang Mampu Tempa

Sementit adalah struktur yang metastabil, ia cenderung untuk bedekomposisi menjadi besi dan karbon. Besi tuang mampu tempa dibuat dari besi tuang putih dengan suatu proses yang dinamakan malleableisasi bertujuan mengubah sementit besi tuang putih menjadi temper karbon dan ferrit, proses ini dilakukan dengan dua tahapan annealing. Annealing tahap pertama dan annealing tahap kedua.

Pada annealing tahap pertama, besi tuang putih dipanaskan sampai 900 – 950 ˚C selama beberapa jam, selama pemanasan perlit akan bertransformasi menjadi austenit, yang juga akan melarutkan sebagian sementit. Setelah itu didinginkan cepat ke 760˚C untuk melakukan annealing tahap kedua.

Pada annealing tahap kedua, benda kerja didinginkan sangat lambat laju pendinginan 3 - 9 ˚C per jam, melewati daerah temperatur kritis dimana reaksi autektoit akan berlangsung, selama pendinginan ini karbon yang masih terlarut dalam austenit akan keluar dari austenit, tidak sebagai sementit seperti biasanya, tetapi sebagai grafit.austenit akhirnya akan bertranformasi menjadi ferrit.

Bila pendinginan pada annealing tahap kedua lebih dipercepat maka akan ada sebagian karbon yang tidak samapi keluar menjadi grafit, masih tetap larut dalam austenit, yang pada pendinginan selanjutnya akan bertranformasi menjadi perlit. Makin tinggi temperatur awal quenching dan makin tinggi laju pendinginannya makin banyak perlit yang terbentuk.

Dengan laju pendinginan yang cukup tinggi akan dapat diperoleh matrik yang sepenuhnya perlitik.

Bila laju pendinginan pada saat melalui daerah kritis tidak cukup tinggi maka hanya karbon yang ada disekitar inti grafit yang sempat keluar keluar dari austenit sehingga disekitar grafit akan terjadi ferrit dan di daerah yang agak jauh akan terjadi perlit.

Biasanya struktur perlitik dari melleabel cast iron perlu ditemparing untuk yang berstruktur perlitik kasar, tempering dilakukan pada temperatur antara 650-700˚C, sehingga diperoleh speroidized carbide, karena sementit yang ada pada perlit akan berubah menjadi spheoroidit dengan demikian kemampuan mesin akan naik, begitu juga dengan ketangguhannya, sedangkan kekerasannya akan menurun.

 

 

c)      Besi Tuang Kelabu

Besi tuang kelabu adalah besi tuang yang paling banyak digunakan, berbeda dengan besi tuang malleabel, grafit pada besi tuang kelabu terbentuk pada saat pembekuan, proses grafitisasi ini didorong oleh tingginya kadar karbon. Grafit merupakan bagian terlemah dalam besi tuang, kekuatan besi tuang sangat tergantung kekuatan dari matriksnya, matrik ini tergantung apada kondisi dari semenrtit pada autektoid, bila komposisi dan laju pendinginan diatur sedemikian rupa, sehingga sementit pada eutectoid juga akan menjadi grafit. Maka struktur dari matrik sepenuhnya ferrit.

·         Perlakuan panas besi tuang kelabu

Besi tuang mengalami pemanasan biasanya jauh di bawah daerah temperatur kritis, temperatur transformasi perlit menjadi austenit, yaitu sekitar 510-565˚C dengan pemanasan selama 1 jam pada temperatur tersebut akan menghilangkan 75-85% dari tegangan yang diinginkan.

Annealing pada temperatur 710-800˚C akan meningkatkan kemampuan mesin. Pada temperatur ini sementit yang akan berdekomposisi menjadi grafit dan ferrit. Besi tuang harus berada pada temperatur ini dalam waktu yang cukup panjang sehingga dapat terjadfi grafitisasi yang sempurna.

Normalising dilakukan untuk memperbaiki sifat mekanik atau untuk mengembalikan sifatnya semula, yang berubah akibat proses perlakuan panas sebelumnya. Normalizing dilakukan dengan memanaskan besi tuang di atas temperatur tranformasi, ditahan kurang lebih 1 jam/in tebal benda, lalu didinginkan dengan udara diam.

 

·         Ukuran dan distribusi dari grafite flakes

Grafit berbentuk flake dengan ukuran yang besar akan memutuskan kontinyuitas matrik, akibatnya menurunkan kekuatan dan keuletan besi tuang kelabu flake dengan ukuran kecil tidak terlalu berpengaruh buruk, karenanya biasanya banyak diinginkan. Ukuran flake dapat ditetapkan dengan cara membandingkan dengan suatu ukuran standar yang sudah ditetapkan bersama antara AFS dan ASTM yaitu dengan mengukur panjang grafit flake yang terpanjang dari besi tuang kelabu. Dengan menambah jumlah silikon maka jumlah eutectic yang terjadi juga akan bertambah dan memperkecil ukuran flake mengingat bahwa silikon adalah unsur yang mendorong grafitisasi. Cara terbaik untuk memperkecil ukuran grafit dan memperbaiki penyebarannya ialah dengan menambahkan jumlah bahan yang di kenal sebagai innoculen.

 

·         Sifat mekanik dan penggunaan besi tuang kelabu

Kekuatan tarik merupakan sifat yang penting dalam memilih besi tuang untuk bagian konstruksi yang akan menerima beban tarik. Kekerasan dari besi tuang kelabu merupakan harga rata-rata dari grafit yang lunak dan matriknya.

Komposisi juga merupakan pengaruh terhadap kekerasan, kadar karbon, dan silikon yang makin tinggi akan menurunkan kekerasan, walaupun pengaruhnya tak sebesar pengaruh terhadap kekuatan tarik. Karena besi tuang kelabu adalah jenis benda tuangan yang paling murah maka bila diperlukan benda tuangan kelabu merupakan pilihan pertama logam lain dapat dipilih bila sifat mekanik dan sifat fisik dari besi tuang kelabu tidak memenuhi syarat.

 

d)    Besi Tuang Nodular

Besi tuang nodular dikenal juga dengan nama ductile iron, dari namanya dapat diterka bahwa besi tuang ini grafit berbentuk bola-bola kecil karena grafitnya yang terbentuk speroid yang padat ini kekuatan dan ketangguhannya lebih tinggi dari besi tuang dengan grafit berbentuk flake, oleh karena itu ada yang menamakannya besi tuang ulet. Besi tuang nodular austenitic termasuk besi tuang paduan berkadar tinggi, besi ini penting karena sifat tahan korosinya yang relatif tinggi. Besi tuang nodular banyak di gunakan di bidang pertanian, untuk traktor, dan perlengkapannya, diesel, automotive, untuk poros engkol, kepala silinder, dll

 

 

e)      Besi Tuang Paduan

Besi tuang paduan adalah besi tuang yang mengandung satu atau beberapa unsur paduan dalam jumlah yang cukup untuk menghasilkan modifikasi terhadap sifat fisik maupun mekaniknya. Unsur paduan yang sering dipakai dalam grafitisasi.

D.      Krom

Krom akan memperbanyak jumlah karbon yang terikat yaitu dengan membentuk karbida kompleks krom-besi, penambahan sedikit krom akan menaikkan kekuatan, kekerasan, tahan aus, tahan panas tapi kemampuan mesin nya menurun

 

E.      Tembaga

Tembaga bertindak sebagai grafitisert, tapi kemampuannya hanya seperlima dari silikon, kadar tembaga biasanya antara 0,25-2,5% tembaga cendereung memecah karbida yang besar menjadi lebih halus dan akan memperkuat matrik.

 

F.       Molybden

Molybden akan memperbaiki sifat mekanik, biasanya di tambahkan0,25-1,25% dan pengaruhnya sama seperti terhadap baja, kekerasan besi tuang menjadi lebih baikmencegah terjadinya Distorsi dan retak pada besi tuang.

 

G.      Vanadium

Vanadium unsur pembentuk karbida yang sangat kuat, dan menghallangibentukan grafit dengan menambah 0,10-0,25%%V akan menaikkan tensiule strength, tranverse strength, dan kekerasan

 

H.      Nikel

Nikel adalah unsur yang mendorong pembentukan grafit, tapi kekuatannya separuh dari silikon. Nikel pada besi tuangh dimaksudkan untuk mengontrol struktur mikro yaitu dengan menghalangi tranformasi austenit, menstabilkan perlit dan mempertahankan jumlah karbida.

 

I.         Silikon

Silikon merupakan unsur yang sangat penting dalam pembuatan besi tuang, ia menaikkan tingkat keenceran dari cairan besi sehingga mudah dituang ke dalam cetakan yang tipis dan rumit. Silikon adalah unsur yang mendorong pembentukan grafit pada besi tuang, selama pembakuan dengan adanya silikon karbon kan membeku sebagai grafit yang berbentuk flake. Bentuk ini hanya bisa dirubah dengan cara mencairkan kembali.

 

J.        Sulfur

Sulfur berlawanan dengan silikon, sulfur akan mendorong terbentuknya karbida, dalam jumlah yang cukup besar sulfur akan menyebabkan besi tuang menjadi besi tuang putih yang sangat keras dan getas.

 

K.      Mangan

Mangan mendorong pembentukan karbida, tapi tak sekuat sulfur. Bila jumlah mangan yang diguanakan untuk pembentukan MnS, maka mangan tersebut mengurangi pengaruh sulfur dalam pembentukan karbida

 

L.       Phosphor

Phosphor menaikkan fluidity dan memperluas daerah pembakuan eutektik, juga untuk mendorong pembentukan grafit, bila kadar silikon cukup tinggi dan kadar phosphor rendah, phosphor diperlukan bila harus menuang benda tuang dengan dinding tipis.

 

M.     Jenis-Jenis Baja

1)     Baja Konstruksi

Unsur yang paling menentukan dalam baja jenis ini adalah unsur karbon. Kenaikan kadar C akan mengakibatkan naiknya kekerasan dan kekuatan, tetapi batas mulurnya turun dan semakin getas, selain itu mampu las dan mampu mesinnya juga ikut menurun.

2)     Baja Keras Permukaan

Baja keras permukaan dipakai untuk bagian-bagian mesin yang harus memiliki kekuatan tinggi, keuletan yang baik di bagian dalamnya untuk menahan beban kejut, tumbuk dan puntir. Selain itu permukaannya harus tahan aus.

Umumnya, baja keras permukaan memiliki kadar karbon yang rendah (sekitar 0,2 %). Batas kadar karbon pada baja agar dapat dikeraskan adalah 0,3 % , karena itu baja keras permukaan harus mengalami pengarbonan agar dapat mencapai tingkat kekerasan yang ingin dicapai.

 

3)     Baja Temper

Temper adalah salah satu jenis perlakuan panas (heat treatment) yang bertujuan meningkatkan kekuatan atau keuletan dan menurunkan kekerasan bahan. Bahan yang mungkin untuk dijadikan baja temper adalah baja dengan kadar karbon > 0,2 % dengan kualitas kemurnian yang tinggi. Baja temper biasanya digunakan untuk bahan bagian-bagian mesin dengan beban mekanis tinggi.

 

4)     Baja Otomat

Dengan penambahan Sulfur kurang lebih 0,2 % sifat mampu mesin akan lebih baik. Unsur S akan membentuk Sulfida dengan Fe atau dengan bahan paduan Mn. Sulfida yang Terbentuk akan menyebabkan tatal (beram) selama proses permesinan menjadi pendek-pendek. Tatal yang pendek sangat baik untuk pengerjaan dengan mesin-mesin otomatis, karena itu baja ini disebut baja otomat. Kadang unsur Pb pun ikut ditambahkan agar permukaan hasil permesinan menjadi lebih baik.

 

5)     Baja Perkakas

Perkakas potong, cetakan pembentukannya dibuat dari baja perkakas.

Baja perkakas dapat dikelompokkan menjadi :

a)      Baja perkakas bukan paduan

Baja perkakas dibedakan dari tinggi rendahnya kadar karbonnya, yang berkisar 0,5 % - 1,6 %.

Beberapa baja perkakas bukan paduan :

W = baja perkakas

1 & 2 = kualitas kemurnian ( kemurnian 1 < 2 )

 

 

b)     Baja perkakas dingin paduan

Umumnya digunakan untuk perkakas potong kecepatan rendah, dimana suhu potongnya kurang dari 200C. Apabila digunakan sebagai bahan perkakas pembentuk (tanpa pemotongan) dimana suhu kerjanya < 300^oC. Selain mengandung karbon C hingga 2 %, unsur-unsur Cr, Mo, V, W dan Ni ditambahkan untuk meningkatkan ketahanan aus dan kemampuan potong.

 

c)      Baja perkakas panas paduan

Banyak digunakan untuk proses pengerjaan logam tanpa pemotongan, seperti : cetak tekan, cetakan pembuat mur, baut, keling, dsb. Suhu kerjanya berkisar antara 300^o- 1200^oC. Dengan suhu kerja tersebut, maka baja harus keras, tahan aus, kekuatan dan keuletannya tidak berubah dalam suhu tinggi. Dengan penambahan Cr, Mo, W, V dan Ni sifat-sifat yang harus dimilikinya bisa dicapai.

 

d)     Baja perkakas kecepatan tinggi

Baja jenis HSS dipakai untuk pengerjaan logam dengan pemotongan. Suhu kerja untuk HSS dapat mencapai 600C. Kekerasan, keuletan, tahan aus dan panasnya tidak berubah dalam suhu kerja. Sifat-sifat ini dapat dicapai dengan penambahan unsur Cr, W, Mo, V dan Co sedangkan kadar karbonnya rata-rata berkisar 0,8 %. Unsur paduan tadi akan bereaksi dengan karbon membentuk karbida yang sangat keras dan tahan suhu tinggi.

 

N.      Non ferrous metal (logam non-ferro)

Logam Non-Ferro (Non-Ferrous Metal) ialah jenis logam yang secara kimiawi tidak memiliki unsur besi atau Ferro (Fe), oleh karena itu logam jenis ini disebut sebagai logam bukan Besi (non Ferro). Beberapa dari jenis logam ini telah disebutkan dimana termasuk logam yang banyak dan umum digunakan baik secara murni maupun sebagai unsur paduan.

Pada uraian berikut akan kita lihat logam dari jenis non Ferro ini secara lebih luas lagi, karena semakin berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi terutama dalam pengolahan bahan logam, menjadikan semua jenis logam digunakan secara luas dengan berbagai alasan, mutu produk yang semakin ditingkatkan, kebutuhan berbagai peralatan pendukung teknologi serta keterbatasan dari ketersediaan bahan-bahan yang secara umum digunakan dan lainlain. Logam non Ferro ini terdapat dalam berbagai jenis dan masingmasing memiliki sifat dan karakteristik yang berbeda secara spesifik antara logam yang satu dengan logam yang lainnya, demikian pula F. Sifat dan berbagai karakteristik dari beberapa logam non Ferro.

Jenis-jenis logam non ferro antara lain :

1)     Tembaga (copper)

Tembaga ialah salah satu logam penting sebagai bahan teknik yang pemakaiannya sangat luas baik digunakan dalam keadaan murni maupun dalam bentuk paduan. Tembaga memilki kekuatan Tarik 150 N/mm2 sebagai Tembaga Cor dan dengan proses pengerjaan dingin kekuatan tarik Tembaga dapat ditingkatkan hingga 390 N/mm2 demikian pula dengan angka kekerasannya dimana Tembaga Cor memiliki angka kekerasan 45 HB dan meningkat hingga 90 HB melalui proses pengerjaan dingin, dengan demikian juga akan diperoleh sifat Tembaga yang ulet serta dapat dipertahankan walaupun dilakukan proses perlakuan panas misalnya dengan Tempering.

Sifat listrik dan sebagai penghantar panas yang baik dari Tembaga (Electrical and Thermal Conductor) Tembaga dan menduduki urutan kedua setelah Silver namun untuk ini Tembaga dipersyaratkan memiliki kemurnian hingga 99,9 %. Salah satu sifat yang baik dari tembaga ini juga adalah ketahanannya terhadap korosi atmospheric bahkan jenis korosi yang lainnya .

Tembaga mudah dibentuk dan disambung melalui penyolderan (Soldering), Brazing dan pengelasan (Welding). Untuk membahas lebih jauh tentang Tembaga ini dapat dilihat pada uraian tentang Tembaga dan paduannya.

Sejenis logam berwarna coklat kemerahan, mempunyai permukaan yang kilap dan tidak cacat dipermukaannya. Sifatnya pengalir panas yang baik, titik cair 1980°F (1100°c) dapat di rol menjadi plat tipis, mudah dipotong, dapat dikikir, dan dapat ditekuk.

 

2)     Kuningan (brass)

Adalah paduan logam dari tembaga dan seng (Cu + Zn) . Terdapat dua jenis. Pertama campuran kuningan (70% tembaga + 30% seng) berwarna unggu dan campuran kuningan ( 90% tembaga + 10% seng ) berwarna emas kekuningan. Kuningan apabila dikerjakan akan menjadi keras dengan cepat dan memerlukan proses annealing (proses melembutkan struktur logam). Kuningan mudah dipotong, dikikir dan diberi warna. Titik cair 940°C.

 

3)     Perunggu (bronze)

Adalah paduan logam dari tembaga 90% + seng 10%. Paduan ini lebih kuat daripada tembaga dan kuningan, menjadikan satu logam yang baik dan berwarna emas kekuningan. Kegunaan utamanya adalah untuk seni logam. Mudah dipotong dan dikikir. Titik cairnya 1562°F hingga 1832°F ( 850°C hingga 1000°C ).

 

4)     Aluminium.

Aluminium adalah logam yang berwarna putih terang dan sangat mengkilap dengan titik cair 660˚C sangat tahan terhadap pengaruh atmosfer juga bersifat electrical dan Thermal Conductor dengan koefisien yang sangat tinggi.

Secara komersial Aluminium memiliki tingkat kemurnian hingga 99,9 %, dan Aluminium non paduan kekuatan tariknya ialah 60 N/mm2 dan dikembangkan melelui proses pengerjaan dingin dapat ditingkatkan sesuai dengan kebutuhannya hingga 140 N/mm2. Berasal dari bijih boksit dalam bentuk batu lembut seperti kapur. Boksit biasanya mengandung 32% aluminium.

 

5)     Perak

Silver, Argentum (Ag) adalah salah satu logam mulia yang memiliki titik cair 960˚C terdapat dalam skala kecil dan terpadu pada Tembaga dan Emas. Silver memiliki konduktifitas listrik yang paling tinggi dibanding dengan logam lainnya dan digunakan dalam kontak listrik juga dalam “Silver solders” serta bahan pelapis logam lain.

 

6)     Emas

Sejenis logam yang berat dan berwarna kekuningan. Logam yang paling liat. Suhu cairnya ialah 1900°F ( 1060°c ).

 

7)     Lead, Timbal, Timah hitam, Plumbum (Pb)

Timah hitam sangat sangat lunak, lembek tetapi ulet, memiliki warna putih terang yang sangat jelas terlihat pada patahan atau pecahannya. Timah Hitam memiliki berat jenis (ρ) yang sangat tinggi yaitu =11,3 kg/dm3 dengan titik cair 327˚C, digunakan sebagai isolator anti radiasi Nuclear. Timah hitam diperoleh dari senyawa Plumbum-Sulphur (PbS) yang disebut “Gelena” dengan kadar yang sangat kecil.

Proses pemurniannya dilakukan dengan memanaskannya didalam dapur tinggi, proses pencairan untuk menghilangkan oxides serta unsur lainnya. Selain untuk pemakaian sebagai isolator radiasi, Timah hitam digunakan juga sebagai bahan pelapis pada bantalan luncur, bahan timah pateri serta sebagai unsur paduan dengan baja atau logam Non Ferro lainnya yang menghasilkan logam dengan sifat Free Cutting atau yang disebut sebagai baja Otomat.

 

8)     Titanium (Ti)

Titanium (Ti) memiliki warna putih kelabu, sifatnya yang kuat seperti baja dan stabil hingga temperatur 400˚C, tahan korosi dan memiliki berat jenis (ρ) = 4,5 kg/dm3. Titanium (Ti) digunakan sebagai unsur pemurni pada baja serta sebagai bahan paduan dengan Aluminium dan logam lainnya.

 

9)     Nickel, Nickolium (Ni)

Nickel, Nickolium merupakan unsur penting yang terdapat pada endapan terak bumi yang biasanya tercamppur dengan bijih tembaga. Oleh kerena itu diperlukan proses pemisahan dan pemurnian dari berbagai unsur yang akan merugikan sifat Nickel tersebut.

 

10) Timah putih, Tin, Stannum (Sn)

Timah putih, Tin, Stannum (Sn) ialah logam yang berwarna putih mengkilap, sangat lembek dengan titik cair yang rendah yakni 232˚C. Logam ini memiliki sifat ketahanan korosi yang tinggi sehingga bnayak digunakan sebagai bahan pelapis pada plat baja, digunakan sebagai kemasan pada berbagai produk makanan karena Timah putih ini sangat tahan terhadap asam buah dan Juice.

Fungsi kegunaan yang lain ialah sebagai bahan pelapis pada bantalan luncur serta sebagai unsur paduan pada bahan-bahan yang memiliki titik cair rendah. Timah putih, Tin, Stannum (Sn) paling banyak digunakan sebagai timah pateri serta paduan pada logam-logam bantalan seperti Bronzes dan gunmetal atau ditambahkan sedikit pada paduan Tembaga Seng (Kuningan, Brasses) untuk memperoleh ketahanan korosi.

Timah putih, Tin, Stannum (Sn) diproses dari bijih timah (Tinstone), extraksinya dilakukan melalui pencairan dengan temperatur tinggi sehingga timah dapat mengalir keluar dari berbagai unsur pengikatnya.

 

11) Seng, Zincum (Zn)

Seng, Zincum (Zn) ialah logam yang berwarna putih kebiruan memiliki titik cair 419˚C, sangat lunak dan lembek tetapi akan menjadi rapuh ketika dilakukan pembentukan dengan temperatur pengerjaan antara 100˚C sampai 150˚C tetapi sampai temperatur ini masih baik dan mudah untuk dikerjakan. Seng memiliki sifat tahan terhadap korosi sehingga banyak digunakan dalam pelapisan plat baja sebagai pelindung baja tersebut dari pengaruh gangguan korosi, selain itu Seng juga digunakan sebagai unsur paduan dan sebagai bahan dasar paduan logam yang dibentuk melalui pengecoran.

 

12) Chromium (Cr)

Chromium ialah logam berwarna kelabu, sangat keras dengan titik cair yang tinggi yakni 1890˚C. Chromium diperoleh dari unsur Chromite, yaitu senyawa FeO.Cr2. Unsur Chromite (Fe2 Cr2 06) serta Crocoisite (PbCrO4).

 

13) Magnesium (Mg)

Magnesium ialah logam yang berwarna putih perak dan sangat mengkilap dengan titik cair 651˚C yang dapat digunakan sebagai bahan paduan ringan, sifat dan karakteristiknya sama dengan Aluminium. Perbedaan titik cairnya sangat kecil tetapi sedikit berbeda dengan Aluminium terutama pada permukaannya yang mudah keropos bila terjadi oxidasi dengan udara.

 

14) Mercury, Hydragirum (Hg)

Mercury, Hydragirum (Hg) ialah salah satu jenis logam murni yang diperoleh dalam skala kecil dengan logam murni lainnya serta Sulphide (HgS) yang dapat dilakukan extraksi melalui pemanasan sederhana yang kemudian diproses secara destilasi, jika perlu dilakukan pengerjaan lanjut untuk menghilangkan kadar Seng dan Cadmium. Mercury digunakan dalam Thermometer dan Barometer serta saklar atau electrical Switches.

 

15) Tungten, Wolfram (W)

Tungten, Wolfram (W) memiliki titik cair 3410˚C berwarna kelabu, sangat keras dan rapuh pada temperatur ruangan, tetapi ulet dan liat pada Temperatur tinggi. Bahan dasar dari Tungten, Wolfram (W) ini ialah Oxide mineral dan diperoleh melalui proses reduksi. Tungten, Wolfram (W) digunakan sebagai bahan pembuatan filament, untuk kwat radio dan lampu serta digunakan pula sebagai unsur paduan pada alat potong (Tool Steel) yakni sebagai bahan High Speed Steel (HSS) atau baja kecepatan tinggi, baja Magnet serta dibentuk melalui proses sintering untuk bahan perkakas.

 

16) Vanadium (V)

Vanadium (V) akan mencair pada Temperatur diatas 1900˚C, logam yang berwarna putih ini sangat keras, jika ditambahkan pada baja sebagai unsur paduan akan menambah kekenyalan dari baja tersebut.

LINK VIDEO : https://www.youtube.com/watch?v=g04XbntImRY&feature=youtu.be