Mengenal komponen Baja

Baja merupakan salah satu material yang paling umum digunakan sebagai material pembuat pisau, terutama untuk bilahnya. Kualitas baja sebagai material utama menentukan kualitas pisau tersebut secara umum. Untuk mendapatkan kualitas baja yang baik maka kita juga perlu tau kandungan yang membentuk baja tersebut beserta fungsi-fungsi unsurnya.

Baja adalah logam campuran antara besi dengan karbon. Baja memiliki kandungan Karbon antara 0.2-3%. Logam campuran dengan karbon kurang dari 0.2% disebut Wrought Iron, jika lebih dari 3% disebut Cast Iron (besi cor). Aturan umum ini saat ini banyak berubah, beberapa jenis baja seperti H1 memiliki kandungan karbon hanya 0.15% atau ZDP 189 yang memiliki karbon 3.0% dan CPM Rex 121 yang karbonnya mencapai 3.4%.  Dengan memvariasikan kandungan karbon dan unsur lain berbagai kualitas baja dapat dihasilkan. Proses pembuatan baja semakin efisien sejak ditemukannya proses Bessemer pada abad 17. Baja diproduksi hingga 1.3 milliar ton setiap tahunnya. Baja diproduksi ditempat yang dikenal smelter.

Pada material baja yang digunakan untuk pisau proses hardening merupakan hal yang penting, baja yang tidak di hardening tidak akan sebaik baja yang telah di hardening. Berikut ini uraian material membentuk baja untuk memahami lebih dalam peran penting material tersebut sebagi fungsi pembentukannya, Baja dibentuk dengan menambahkan unsur lain untuk kekuatan dan keunikannya. Komposisi dan kadar komponen lain pada baja merupakan hal yang terus diolah oleh berbagai pabrik baja untuk keperluan-keperluan tertentu bagi konsumennya.

Karbon

CarbonKarbon yang disebut juga sebagai Zat Arang adalah salah satu unsur yang paling berlimpah ke 15 di Kerak bumi dan ke 4 di Alam Semesta, meskipun demikian karbon seringkali hanya dapat bereaksi pada suhu yang tinggi Bahkan pada tubuh manusia karbon menempati posisi kedua terbanyak setelah oksigen. Semua organisme mengandung karbon, dan karbon membuat organisme yang sudah mati membusuk dan memadatkan nya menjadi zat ini, yang kemudian dapat kita gunakan menjadi sumber energi kembali. Karbon sangat fleksibel dan mampu berkolaborasi dengan banyak sekali komponen untuk membentuk sifat tertentu. Karena dapat bersenyawa denga berbagai unsur, sebagian karbon bersifat aman dan sebagian lainnya cukup berbahaya seperti Karbon Monoksida. Pada baja reaksi eksotermik digunakan untuk mengontrol kandungan karbon dalam baja dan terjadi pada temperatur tinggi, karbon bereaksi dengan oksigen sehingga menghasilkan oksidasi karbon.

Seperti yang disebutkan tadi bahwa karbon merupakan salah satu unsur yang paling banyak di bumi, karbon juga terdapat dalam semua baja. Karbon merupakan unsur penting dalam proses hardening/pengerasan salah satunya di karenakan pada temperatur tinggi karbon menghasilkan karbida logam dan tungsten karbida. Karbon dalam bentuk alotrop yang berbeda mempengaruhi kekuatan material, dengan komposisi tertentu dan persenyawaan nya dengan unsur yang lain, intan merupakan alotrop karbon paling keras di dunia, demikian pula komposisi karbon pada baja harus pas, reaksinya pada logam dapat mempengaruhi sifat fisis nya, dengan pengaturan komposisi yang benar baja dan besi dapat menjadi lebih keras, getas atau malah menjadi besi cor.

Kromium

ChromiumKromium merupakan logam tahan korosi atau karat dan dapat diasah menjadi mengkilat. Kromium biasanya digunakan sebagai pelapis logam dan perhiasan, emas yang dilapis dengan krom biasa disebut sebagai emas putih. Krom dalam presentase kecil yang dipadu dengan unsur ferro, nikel dalam bentuk ferrochromium dan komponen-komponen lain menjadi Stainless Stell atau baja tahan karat dengan resistensi terhadap korosi dan oksidasi yang tinggi.

Waktu di tambang, bentuknya sering kali dalam bentuk mineral kromit dengan formula F2Cr2O4 tersebar banyak di alam dan terkontaminasi oleh oksigen, magnesium, aluminium dan silika dengan kadar antara 42-56%. Pada baja salah satu cara mengurangi kromium adalah dengan menambahkan karbon dalam tanur. untuk mendapatkan kromium murni, kromit pertama dimurnikan dengan alkali cair dan oksigen sehingga berubah menjadi kromium alkali dan terakhir dilarutkan dengan natrium dikromat, Na2Cr2O7 kemudian di reduksi lagi dengan karbon menjadi kromium sesquioxide, Cr2O3  Terakhir baru oksida direduksi dengan alumunium untuk memberikan logam kromium.

Kini baja tahan karat menggunakan kromium antara 10-26%. Meskipun demikian terlalu banyak kromium akan mengurangi kekuatan baja, karena sifatnya mengotori kekuatan. Pengaplikasiannya pada logam lain dapat disepuhkan atau dicampur langsung pada logam yang diinginkan, pada industri otomotif kebanyakan material besi cor seperti pada blok mesin, krom tida dicampurkan pada baja cor, karna akan semakin mengurangi kekuatannya, tetapi disepuhkan atau melapisi nya dengan teknik-teknik yang terus berkembang.

Mangan

manganeseMangan secara default pada baja karbon polos sengaja dibubuhkan agar terjadi oksidasi serta untuk mengikat sulfur (belerang) hingga 0.8%. Baja dengan Mangan yang tinggi akan menimbulkan serat dengan perbandingan 5:1 pada uji takik dan potongan melintang maupun memanjang, karna Mangan memiliki kemampuan reaksi yang tinggi dan membentuk serat-serat yang panjang dengan unsur non logam menjadi MnO, MnS, MnO.SiO2 dan (MnO)2.SiO2. Dengan serat ini baja yang mengandung komposisi Mangan yang tepat lebih kuat dan tidak tahan patah meski pada suhu yang tinggi. Meskipun  demikian Mangan dapat menurunkan kemampuan las baja jika terlalu banyak, karena mangan dapat bersenyawa dengan sementit dan membentuk karbida besi mangan (Fe, Mn)3C yang pada proses pemanasan akan cepat terurai ke dalam austenit (y) sehingga kristal campuran y memuai tanpa dapat dicegah. Baja dengan Mangan yang tinggi sangat sensitif pada perlakuan panas serta memiliki butiran-butiran kasar.

Pada temperatur normal, besi mampu melarutkan unsur Mangan hingga 10%, kandungan kecil dari mangan ini tidak akan memunculkan fasa-fasa yang khusus pada struktur mikro baja karbon polos kecuali mangan sulfida (MnS) sehingga terkadang kandungan mangan pada baja karbon polos tidak dapat diperkirakan jumlahnya melalui gambar struktur mikronnya.

Molibdenum

molybdenumMolibdenum merupakan unsur logam transisi berwarna putih perak dan lebih lunak dibandingkan Tungsten. Molibdenum memiliki modulus elastisitas tinggi, dengan hanya Tungsten dan Tantalum yang terdapat lebih melimbah serta memiliki titik leleh yang tinggi. Molibdenum lebih mudah larut dalam tanah basa dibandingkan tanah asam sehingga tanaman dapat memiliki 500 ppm Molibdenum ketika tumbuh ditanah basa. Molibdenit merupakan komponen mineral utama dalam Molibdenum yang kemudian di ikuti Wulfenit. Molibdenum juga dapat diperoleh sebagai produk sampingan dari produksi Tungsten dan Tembaga.

Pada baja, Molibdenum berkontribusi dalam pengerasan pada suhu tinggi. Selain itu logm ini juga berfungsi sebagai katalis pada pemurnian minyak bumi, polimer dan plastik, digunakan sebagai filamen pada peralatan elektronik, komponen pelumasan yang tahan pada suhu tinggi, digunakan pula pada aplikasi energi nuklir, rudal dan bagian-bagian pesawat terbang.

Logam Molibdenum biasanya diproduksi dalam bentuk bubuk dengan reduksi kimia hidrogen murni molybdic oksida atau amonium moibdat, (NH4)2Mo04 Serbuk diubah menjadi logam besar-besaran oleh proses metalurgi bubuk atau proses casting busur.

Nikel

nickelNikel adalah komponen yang ditemukan banyak dalam meteorit dan menjadi pembeda meteorit dengan mineral lainnya. Meteorit besi atau siderit dapat mengandung alloy besi dan nikel hingga 25%. Nikel dapat diperoleh dari pentlandit dan pirotit dikawasan Amerika, Australia dan Indonesia.

Nikel merupakan salah satu unsur logam lembek saat baru ditambang dan salah satu konduktor panas yang baik. Nikel dan krom yang ditambahkan pada besi berkontribusi pada ketahanan karat karna dapat mengurangi oksidasi. Nikel dicampurkan pada baja biasanya diatas suhu 1200o C Penambahan nikel pada baja juga memberikan keliatan dan kilap pada baja. Selain dicampurkan pada baja, nikel dan krom juga dijadikan pelapis pada besi dan besi cor agar lebih mengkilat dan tahan terhadap karat, namun nikel dan krom yang digunakan sebagai pelapis kekuatannya menahan oksidasi biasanya lebih lemah dibandingkan dengan besi yang di campurkan langsung dengan unsur ini. Selain itu Nikel juga digunakan sebagai pembuat monel, kawat, pelapis senjata, katalis dan sebagai sarana untuk plating atau penyolderan, bahkan digunakan pada turbin gas dan mesin roket karna tahan korosi pada suhu yang tinggi.

Fosfor

phosphorusFosfor dapat membuat besi mudah mencair dan bertambah getas, penambahan fosfor pada baja dengan kuantitas yang terlalu banyak menyebabkan besi kehilangan kekerasannya dan sulit dikerjakan. Fosfor merupakan unsur yang dapat berpendar meskipun sumber pengeksitasinya telah disingkirkan (fosforesens). Apatit adalah mineral fosfat dengan bentuk yang paling berlimpah di alam, selain itu fosfor juga terdapat didalam makanan seperti tuna, salmon, sarden, hati, kalkun, ayam, telur, keju dan sebagainya. Fosfor merupakan unsur non logam multivalen dari kelompok nitrogen dan ditemukan di alam dalam beberapa bentuk alotropik. Dikenal ada 3 jenis fosfor yaitu ; Putih yang sering diproduksi oleh industri, dapat bersinar dalam gelap, terbakar secara bila terkena udara, dan beracun. Fosfor merah bervariasi dalam warna dari orange ke ungu karna variasi kecil dalam struktur kimianya. Fosfor hitam dibuat pada tekanan tinggi seperti grafit dan mampu mengantar listrik.

Besi denga fosfor akan membentuk senyawa fosfid Fe3P dan Fe2P. Antara Fe3P dengan besi A akan membentuk eutektikum pada temperatur 1050oC dan kandungan P 10.5% paduan besi – fosfor membeku secara stabil walaupun pendinginan dilakukan dengan cepat. Pada pendinginan lambat akan terbentuk Fw2P yang tidak stabil dan membentuk eutektikum pada temperatur 945oC dan kandungan P= 12.5%. Pada paduan baja-karbon, kandungan fosfor pada umumnya sekitar 0.06% – 0.3%. Karna pada temperatur kamar fosfor dapat larut sampai 0.6% didalam besi sehingga tidak memberi pengaruh apapun karna Fe3P tidak terbentuk didalamnya.

Silikon

siliconSilikon merupakan unsur nonlogam metaloid tetravalensi dan kurang reaktif dibandingkan karbon. Dari segi massa silikon merupakan elemen terbanyak kedelapan di alam semesta namun demikian jarang ditemukan dalam bentuk murni. Silikon banyak ditemukan di debu, pasir, planetoid, dalam bentuk silikon dioksida atau silika, dan lebih dari 90% kerak bumi terdiri dari mineral silikat menjadikan silikon sebagai unsur kedua yang melimpah di kerak bumi Setelah oksigen. Sebagian besar silikon digunakan secara komersial tanpa dipisahkan, atau sedikit pemrosesan dari senyawa alam. Silikon digunakan dalam proses penyulingan baja dan pengecoran aluminium. Silikon juga digunakan sebagai semikonduktor pada alat-alat elektronik.

Silikon memiliki massa jenis lebih besar dalam bentuk cair dibandingkan bentuk fasa padatnya dan merupakan konduktor panas yang baik.

Pada proses peleburan baja, Silikon biasanya berasal dari lining tanur, terutama tanur asam dan terak sebagai hasil reduksi SiO2 yang terkandung didalamnya. Namun demikian silikon dalam bentuk Ferrosilikon (FeSi) digunakan pula sebagai media deoksidasi dan reduksi besi oksida (FeO) kembali menjadi Fe dan sisanya terak SiO2. Kandungan silikon berguna sebagai unsur paduan yang mengakibatkan peleburan baja menjadi tenang (tidak bergejolak), jika kandungan silikon dibawah 0,1% dan menyebabkan pergolakan pada peleburan biasanya ditambahkan Alumnium atau Titanium sebagai deoksidator.

Sulfur atau Belerang

sulfurBelerang atau sulfur adalah unsur kimia non logam berwarna kuning yang tidak berasa. Di alam belerang dapat ditemui sebagai unsur murni atau sebagai mineral sulfida dan sulfat. Belerang ditemukan pula pada 2 asam amino didalam tubuh. Belerang digunakan sebagai bubuk mesiu, korek api, insektisida dan fungisida.

Besi dan belerang akan membentuk senya FeS (BesiSulfida). Antara besi dengan BesiSulfida terbentuk eutektikum pada kandungan Belerang 30.5% dalam temperatur 985oC. Besi pada temperatur 1365oC mampu melarutkan belerang sebesar 0.17% hingga 0.07% sehingga dapat disimpulkan bahwa besi memiliki kemampuan rendah dalam melarutkan belerang. Pada Baja kandungan belerang dibatasi hingga 0.06% karna jika terlalu tinggi menyebabkan baja menjadi rapuh. Sulfur berfungsi pengikat senyawa Silikon, Mangan dan Fosfor pada baja. Unsur mangan dalam baja dapat mengurangi resiko terjadinya perapuhan panas, dengan sulfur membentuk ManganSulfida (MnS) yang memiliki titi lebur 1610oC dan terbentuk primer bahkan pada baja cair. Meskipun bersifat sebagai pengotor, belerang memiliki plastisitas yang baik. Belerang-belerang ini tidak menjadi hancur akibat deformasi plastis terhadap material, namun akan menjadi pipih dan memanjang serta akan kembali menjadi bulat setelah baja mengalami proses pemanasan yang disetai pendinginan yang sangat lambat.

Tungsten

tungstenTungsten yang dikenal juga sebagai Wolfram merupakan logam ringan bewarna abu-abu yang cukup lunak untuk dipotong dengan gergaji besi dan cukup elastis untuk ditarik menjadi kawat. Jika terkontaminasi dengan unsur lain tungsten menjadi rapuh. Tungsten memiliki titik leleh tertinggi dari semua unsur logam dan digunakan sebagai filamen untuk lampu pijar, neon dan tabung televisi. Tungsten juga digunakan sebagai target pada produksi sinar X, serta sebagai unsur pemanas dalam tanur listrik. Dengan baja, Tungsten membentuk logam berat yang stabil pada suhu tinggi, tungsten di tambahkan pada baja untuk baja berkecepatan tinggi (high speed steel) pisau-pisau industri, mata bor dan nozel mesin-mesin termasuk mesin roket.

High Speed Steel menggunakan Tungsten Karbida yang lebih padat dibandingkan dengan Titanium dan hanya dapat di finishing dengan Boron Nitrida kubus dan permata. Pada HSS (High speed steel) terdapat 12%-18% Tungsten yang dikenal dengan baja-baja T-Grades penamaan oleh AISI (American Iron and Steel Institute) atau T-Series yang dipadukan dengan Kromium, Vanadium dan Cobalt. HSS yang terkenal adalah T1 atau 18-4-1.

Hal yang menarik lainnya adalah, Tungsten Karbida sering digunakan pada amunisi penembus baja. Proyektil Tungsten Karbida pertama kali digunakan pada Skuadron Tank Pemburu Jerman Luftwaffe dalam perang dunia kedua. Tungsten juga digunakan sebagai pemantul neutron dalam reaksi berantai nuklir.

Tungsten sering digunakan pada baja-baja yang digunakan sebagai alat bedah seperti gunting, pisau, jarum, pemegang jarum dan kauterisasi karna ketahanan karat yang lebih tinggi serta kekuatannya atas disposisi material.

Vanadium

vanadiumVanadium merupakan salah satu bahan aditif pada baja. Baja ber vanadium dengan alumunium dan titanium digunakan pada mesin jet dan rangka pesawat, as roda, poros engkol, roda gigi dan digunakan didalam reaktor nuklir karna logam ini memiliki kemampuan penyerapan neutron yang rendah. Kaca dengan vanadium dapat memblokir radiasi infra merah pada suhu tertentu.

Vanadium merupakan salah satu unsur yang langka, lunak, bewarna abu-abu putih yang ditemukan dalam mineral tertentu dan banyak digunakan untuk menghasilkan paduan logam. Vanadium juga tahan terhadap korosi karna memiliki lapisan pelindung oksida dipermukaannya. Vanadium murni jarang ditemukan di alam dan biasanya bersenyawa dengan 65 mineral yang lain seperti Petronite, Vanadinite, Carnotite dan Bauksit. Selain itu Vanadium juga terbentuk pada endapan yang mengandung karbon seperti minyak mentah, batubara dan pasir Tar.

Vanadium memiliki pengaruh besar terhadap pembentukan karbida, dengan vanadium jumlah karbon pada baja dapat ditingkatkan. Vanadium membuat baja lebih tahan panas, menaikkan kemampuan potong dan aus dan tahan terhadap friksi atau gesekan yang tinggi. Vanadium juga berkontribusi besar pada pembuatan HSS atau High Speed Steel yang menambahkan fungsi shock resitance. Vanadium berfungsi memurnikan butiran matrix baja dengan karbon yang membentuk karbida.

Sumber : Kaskus, Wikipedia, Budisma, Awal Ilmu, Amir Sarifuddin, Hapli, Pengelasan, Widya Prasetya, Amazine, Bilangapax, Tatang SMA, Manfaat, Yogoz, Steel Indonesia, Scribd, Ilmu Alam, Teknik Mesin Industri, Wawasan Ilmu Kimia, Erwanto Indonesia, Teknik Mesin Manufaktur, Blog Ibnu Seru, Metalisha

Asyraaf

Industrial designer

29 Comments

  1. Hi there, You have done a fantastic job. I will certainly digg it and personally recommend to my friends. I’m sure they’ll be benefited from this website.

  2. Hi there! I’m at work surfing around your blog from my new apple iphone! Just wanted to say I love reading through your blog and look forward to all your posts! Keep up the fantastic work!

  3. Hey are using WordPress for your blog platform? I’m new to the blog world but I’m trying to get started and create my own. Do you require any coding knowledge to make your own blog? Any help would be really appreciated!

  4. It’s really very complicated in this busy life to listen news on TV, so I simply use internet for that reason, and take the most recent information.

  5. Thank you for another wonderful article. The place else may anybody get that type of info in such a perfect way of writing? I have a presentation next week, and I’m on the search for such info.

  6. You have made some good points there. I looked on the internet to find out more about the issue and found most individuals will go along with your views on this web site.

  7. Hi there, i read your blog occasionally and i own a similar one and i was just wondering if you get a lot of spam responses? If so how do you stop it, any plugin or anything you can recommend? I get so much lately it’s driving me mad so any help is very much appreciated.

  8. I do agree with all of the concepts you have presented on your post. They are really convincing and will definitely work. Still, the posts are too quick for novices. Could you please lengthen them a bit from subsequent time? Thank you for the post.

  9. I just like the helpful information you provide in your articles. I’ll bookmark your blog and check again here regularly. I’m relatively sure I will be told a lot of new stuff right right here! Good luck for the next!

  10. Hi, this weekend is nice in favor of me, because this time i am reading this impressive educational piece of writing here at my house.

  11. Nice post. I learn something new and challenging on sites I stumbleupon every day. It’s always useful to read content from other authors and use something from their sites.

  12. I’ll right away take hold of your rss as I can’t find your e-mail subscription link or newsletter service. Do you’ve any? Kindly permit me realize so that I could subscribe. Thanks.

  13. It is appropriate time to make some plans for the future and it is time to be happy. I have read this post and if I could I desire to suggest you few interesting things or advice. Perhaps you could write next articles referring to this article. I want to read more things about it!

  14. Hey! Do you know if they make any plugins to help with Search Engine Optimization? I’m trying to get my blog to rank for some targeted keywords but I’m not seeing very good success. If you know of any please share. Cheers!

  15. Thank you for some other excellent post. The place else may just anyone get that kind of info in such an ideal manner of writing? I have a presentation subsequent week, and I am at the look for such info.

  16. I simply couldn’t depart your website before suggesting that I really loved the usual info an individual provide on your visitors? Is going to be back often in order to investigate cross-check new posts

  17. Link exchange is nothing else except it is just placing the other person’s blog link on your page at appropriate place and other person will also do similar for you.

  18. What i don’t realize is in fact how you are now not really much more smartly-preferred than you might be right now. You’re very intelligent. You already know thus considerably in relation to this matter, made me personally believe it from a lot of varied angles. Its like men and women don’t seem to be fascinated unless it is something to do with Lady gaga! Your own stuffs nice. Always deal with it up!

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *