Pembuatan Baja Karbon

Tugas Paper
“Pembuatan Baja Karbon”
Mata Kuliah Pengetahuan Bahan

DOSEN PENGAMPU :
Dr. Ir. Yudia Bakti



Disusun Oleh:
ARDIYANTO ( 011.11.001 )
ACHMAD BURHANUDDIN ( 011.11.002 )
SENDI HENDRIATNA ( 011.11.016 )

TeknologiPengolahanSawit
InstitutTeknologidanSains Bandung
2013


KATA PENGANTAR
Puji syukur kami haturkan kepada Tuhan Yang Maha Esa berkat limpahan rahmat dan karunia-Nya, kami dapat menyelesaikan makalah ini yang berjudul “PEMBUATAN BAJA KARBON” dengan baik dan lancar. Makalah ini dibuat untuk memenuhi tugas akhir mata kuliah Pengetahuan Bahan 1 pada semester III program studi Teknologi Pengolahan Sawit Institut Teknologi dan Sains Bandung.
Baja karbon adalah material logam yang terbentuk dari unsur utama Fe dan unsur kedua yang berpengaruh pada sifat‐sifatnya adalah karbon, sedangkan unsur yang lain berpengaruh menurut prosentasenya. Baja karbon dapat dibuat dengan beberapa proses yaitu proses konvertor, proses siemens martin, proses basic oxygen furnace, proses dapur listrik, proses dapur kopel, dan proses dapur cawan. Untuk itu, laporan penelitian ini dibuat untuk mengetahui lebih dalam tentang  baja karbon, untuk mengetahui bagaimana proses pembuatan baja karbon dan penggunaannya. Sehingga dapat memberikan wawasan kepada pembaca khusunya mahasiswa Institut Teknologi dan Sains Bandung mengenai bahan teknik yaitu baja karbon baik itu pembuatannya maupun pemakaiannya.
Penulis sadar tiada yang sempurna, maka dari itu masih banyak kekurangannya dalam pembuatan makalah ini, diharapkan adanya kritik dan saran yang membangun dari pembaca khususnya Dosen Pembimbing guna perbaikan makalah ini.
Dalam menyelesaikan makalah ini penulis mendapatkan pantauan, bimbingan, dan dukungan-dukungan lainnya dari berbagai pihak terutama dosen, rekan mahasiswa, dan keluarga penulis. Maka dalam kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada:
1. Yudia Bakti, dosen pengampu mata kuliah Pengetahuan Bahan 1 di Institut Teknologi dan Sains Bandung, yang memberikan kami pengetahuan tentang bahan-bahan teknik sehingga kami dapat menyusun makalah ini berkat bimbingannya tersebut.
2. Ayah dan Ibu, yang merupakan penyemangat bagi penulis sehingga penulis dapat melangkah sejauh ini. Terima kasih atas semuanya.
3. Rekan-rekan seperjuangan yang telah memberikan masukan-masukan, dorongan, dan semangat.
4. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan yang telah membantu sehingga makalah ini dapat selesai dengan baik dan lancar.
Dalam makalah ini, penulis tidak dapat membalas semua yang telah mereka berikan kecuali doa, semoga Allah SWT yang membalasnya. Amin.

Kota Delta Mas,  Januari 2013

Penulis
 


DAFTAR ISI
KATAPENGANTAR 2
DAFTAR ISI 3
DAFTAR  GAMBAR 4
LAMPIRAN 6
BAB I PENDAHULUAN 7
BAB II PROSES PEMBUATAN BAJA KARBON 10
1. Proses Konverter 11
2. Proses Siemens Martin 13
3. Proses Basic Oxygen Furnace (BOF) 14
4. Proses Dapur Listrik 15
5. Proses Dapur Kopel 21
6. Proses Dapur Cawan 22
BAB III PEMAKAIAN BAJA KARBON 25
1. Pemakaian Baja Karbon Rendah 25
2. Pemakaian Baja Karbon Sedang 27
3. Pemakaian Baja Karbon Tinggi 27
BAB IV ANALISIS PEMBUATAN BAJA KARBON 28
1. Diagram Fasa 28
2. Perlakuan Panas 31
3. Pengaruh Unsur Campuran 33
4. Pengerasan (Hardening) 36
5. Karburisasi (Caburizing) 39
6. Pendinginan Secara Cepat (Quenching) 40
7. Struktur Mikro Logam 41
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 42
1. Kesimpulan 42
2. Saran 42
DAFTAR PUSTAKA 44
LAMPIRAN 45
 

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Diagram Pembuatan Baja 10
Gambar 2.Konvertor Bessemer 13
Gambar 3.Pembuatan Baja dengan Tanur Oksigen Baja (BOF) 14
Gambar 4.Electrical Arc Furnace 16
Gambar 5.Cordless Induction Furnace 17
Gambar 6.Bagan Proses Pembuatab Baja 22
Gambar 7.Proses Peleburan Besi 23
Gambar 8. Baja Karbon (Pipa) 26
Gambar 9.Diagram Fasa Besi-Karbida Besi 28
Gambar 10.Photomicrograph of (a) Ferrite dan (b) Austenite 30
Gambar 11.Bentuk Struktur Atom BCC 31
Gambar 12.Bentuk Struktur Atom FCC 32
Gambar 13.Perubahan Bentuk Struktur Atom Akibat Pemanasan pada Logam 32
Gambar 14.Struktur dan Sifat-Sifat Baja Karbon Sebelum Pengerasan 36
Gambar 15.Hubungan Antara Kandungan Karbon dengan Kekerasan Baja 38
Gambar 16.Suhu Pengerasan 38
 
LAMPIRAN

Lampiran 1.Proses Pembuatan Baja
Lampiran 2.Struktur Mikro Baja Karbon

BAB I
PENDAHULUAN

Seiring dengan majunya zaman, maka akan diikuti pula dengan perkembangan teknologi. Hal ini didasarkan pada kebutuhan manusia yang semakin menuntut pada era teknologi yang semakin maju. Karena kebutuhan tersebut maka para ahli terus memikirkan pengetahuan dalam berbagai macam disiplin ilmu, seperti pada bidang material yaitu untuk diciptakannya material-material maju (advance material).  Material merupakan bagian dari kebudayaan dan pola ikir manusia dari mulai zaman batu, perunggu, dan besi. Material atau bahan memegang peran penting dalam kesejahteraan dan keamanan suatu bangsa.
Baja dan besi sampai saat ini menduduki peringkat pertama logam yang paling banyak penggunaanya, 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 baja dapat di bagi dua kelompok besar yaitu:
• Baja karbon
• Baja paduan
Namun dalam laporan  ini hanya akan di jelaskan tentang yang berhubungan dengan baja karbon.
Baja karbon adalah material logam yang terbentuk dari unsur utama Fe (besi) dan unsur kedua yang berpengaruh pada sifat‐sifatnya adalah karbon, sedangkan unsur yang lain berpengaruh menurut prosentasenya. Baja karbonmerupakan salah satu jenis logam paduan besi karbon terpenting dengan prosentase berat karbon hingga 2,11%.
Baja karbon bukan berarti baja yang sama sekali tidak mengandung unsur lain, selain besi dan karbon. Baja karbon mengandung sejumlah unsur lain tetapi masih dalam batas-batas tertentu yang tidak berpengaruh terhadap sifatnya. Unsur-unsur ini biasanya merupakan ikatan yang berasal dari proses pembuatan besi atau baja seperti mangan. Silicon dan beberapa unsur pengotoran seperti belerang, oksigen, nitrogen,dan lain-lainyang biasanya ditekan sampai kadar yang sangat kecil.(Amanto,1999)
Baja dengan kadar mangan kurang dari 0,8 % silicon kurang dari 0.5 % dan unsur lain sangat sedikit, dapat dianggap sebagai baja karbon. Mangan dan silicon sengaja ditambahkan dalam proses pembuatan baja sebagai deoxidizer/mengurangi pengaruh buruk dari beberapa unsur pengotoran. Baja karbon diproduksi dalam bentuk balok, profil, lembaran, dan kawat.
Baja karbon dapat digolongkan menjadi tiga bagian berdasarkan jumlah kandungan karbon yang terdapat di dalam baja tersebut, penggolangan yang dimaksud adalah sebagai berikut:

1. Baja karbon rendah
Baja karbon rendah yang mengandung 0,022 – 0,3 % C yang dibagi menjadi empat bagian menurut kandungannya yaitu :
a) Baja karbon rendah mengandung 0,04 % C digunakan untuk plat-plat strip.
b) Baja karbon rendah mengandung 0,05 % C digunakan untuk badan kenderaan.
c) Baja karbon rendah mengandung 0,05 – 0,25 % C digunakan untuk konstruksi jembatan dan bangunan
d) Baja karbon rendah mengandung 0,05 – 0,3 % digunakan untuk baut paku keling, karena kepalanya harus di bentuk.

2. Baja karbon menengah
Baja karbon ini memiliki sifat-sifat mekanik yang lebih baik dari pada baja karbon rendah. Baja karbon menengah mengandung 0,3 – 0,6 % C dan memiliki ciri khas sebagai berikut:
• Lebih kuat dan keras dari pada baja karbon rendah.
• Tidak mudah di bentuk dengan mesin.
• Lebih sulit di lakukan untuk pengelasan.
• Dapat dikeraskan (quenching) dengan baik.
Baja karbon menengah ini digunakan untuk bahan berdasarkan kandungan karbonnya yaitu:
a) Baja karbon menengah mengandung 0,35 – 0,45 % C digunakan untuk roda gigi, poros.
b) Baja karbon menengah mengandung 0,4 % C di gunakan untuk keperlukan industri kenderaan seperti baut dan mur, poros engkol dan batang torak.
c) Baja karbon menengah mengandung 0,5 % C di gunakan untuk roda gigi dan clamp.
d) Baja karbon menengah mengandung 0,5 – 0,6 % C di gunakan untuk pegas.

3. Baja karbon tinggi
Baja karbon tinggi memiliki kandungan antara karbon antara 0,6 – 1,7 %.Baja karbon tinggi memiliki ciri-ciri sebagai berikut:
• Kuat sekali.
• Sangat keras dan getas/rapuh.
• Sulit dibentuk mesin.
• Mengandung unsur sulfur ( S ) dan posfor ( P ).
• Mengakibatkan kurangnya sifat liat.
• Dapat dilakukan proses heat treatment dengan baik.
Baja karbon dapat dibuat dengan beberapa proses yaitu proses konvertor, proses siemens martin, proses basic oxygen furnace, proses dapur listrik, proses dapur kopel, dan proses dapur cawan. Untuk penjelasan lebih lengkapnya akan dibahas dalam Bab II.

 

BAB II
PROSES PEMBUATAN BAJA KARBON

Baja karbon diproduksi didalam dapur pengolahan baja dari besi kasar baik padat maupun cair, besi bekas (Skrap), dan beberapa paduan logam lainnya.



Ada beberapa proses pembuatan baja karbon antara lain:
1. Proses Konvertor
Terdiri dari satu tabung yang berbentuk bulat lonjong dengan menghadap kesamping.Proses pembuatan baja dimulai dengan proses ekstraksi bijih besi. Proses reduksi umumnya terjadi di dalam tanur tiup (blast furnace). Tanur tiup adalah suatu bangunan yang tingginya sekitar 30 meter dan punya diameter sekitar 8 meter yang terbuat dari baja tahan karat yang dilapisi dengan bata tahan panas.
Bahan yang dimasukkan dalam tanur ada 3 macam :

selengkapnya disini