Baja adalah logam paduan,
logam besi sebagai unsur dasar dengan beberapa elemen lainnya, termasuk
karbon.
Kandungan unsur karbon dalam baja berkisar antara 0.2% hingga 2.1%
berat sesuai grade-nya. Elemen berikut ini selalu ada dalam baja:
karbon, mangan, fosfor, sulfur, silikon, dan sebagian kecil oksigen,
nitrogen dan aluminium. Selain itu, ada elemen lain yang ditambahkan
untuk membedakan karakteristik antara beberapa jenis baja diantaranya:
mangan, nikel, krom, molybdenum, boron, titanium, vanadium dan niobium.[1]
Dengan memvariasikan kandungan karban uon dnsur paduan lainnya,
berbagai jenis kualitas baja bisa didapatkan. Fungsi karbon dalam baja
adalah sebagai unsur pengeras dengan mencegah dislokasi bergeser pada kisi kristal (crystal lattice)
atom besi. Baja karbon ini dikenal sebagai baja hitam karena berwarna
hitam, banyak digunakan untuk peralatan pertanian misalnya sabit dan
cangkul.
Penambahan
kandungan karbon pada baja dapat meningkatkan kekerasan (hardness) dan
kekuatan tariknya (tensile strength), namun di sisi lain membuatnya
menjadi getas (brittle) serta menurunkan keuletannya (ductility).
Meskipun
baja sebelumnya telah diproduksi oleh pandai besi selama
ribuan tahun, penggunaannya menjadi semakin bertambah ketika metode
produksi yang lebih efisien ditemukan pada abad ke-17. Dengan penemuan
proses Bessemer di pertengahan abad ke-19, baja menjadi material
produksi massal
yang membuat harga produksinya menjadi lebih murah. Saat ini, baja
merupakan salah satu material paling umum di dunia, dengan produksi
lebih dari 1,3 miliar ton tiap tahunnya. Baja merupakan komponen utama
pada bangunan, infrastruktur, kapal, mobil, mesin, perkakas, dan
senjata. Baja modern secara umum diklasifikasikan berdasarkan
kualitasnya oleh beberapa lembaga-lembaga standar.
Berikut jenis-jenis besi baja:
Berikut jenis-jenis besi baja:
A. Besi abu-abu
Dinamakan
besi abu-abu karena warnanya yang abu-abu. Besi ini mempunyai kandungan
1,5-4,3% karbon dan 0,3-5% silikon ditambah manganese, belerang
(sulphur) dan hosphorus. Bahan ini getas dengan kekuatan tarik rendah
tetapi mudah untuk dicor. Hal ini disebabkan tingginya kadar carbon pada
besi cor kelabu, tetapi kadar karbon tinggi membentuk serpihan yang
dapat menahan redaman getaran dengan baik. Istilah tekniknya kapasitas
peredam tinggi.
B. Besi Paduan
Besi
paduan adalah besi yang dicampur dengan paduan nikel, kromium,
molydenum, anadium, coopper dan zirconium. Paduan ini gunanya untuk
mendapatkan besi yang kuat, keras, tahan aus, tahan panas, tahan karat,
mampu mesin dan mampu disambung dengan bahan lain.
C. Baja karbon
Baja
karbon sering digunakan dalm konstruksi baik untuk bangunan ataupun
alat-alat permesinan. Baja ini paduan dari besi dan karbon dengan
beberapa elemen seperti manganese, silikon, sulphur, phosphorus, nikel
dan kromium. Baja karbon mempunyai sifat yang unik dan dibagi tiga
klasifikasi yaitu baja karbon rendah (0,05-0,3%C) dengan
keuletan (ductility)
yang tinggi dan mudah dibentuk; baja karbon sedang (0,3-0,6%C) dengan
perlakuan panas mempunyai kekuatan dan kekerasan lebih baik tetapi
rentan terhadap keuletan (ductility); dan baja karbon tinggi (>0,6%) dengan kekerasan dan kekuatan tinggi, digunakan untuk alat, cetakan, pegas dan lain-lain.
D. Baja Paduan
Berbeda
dengan baja karbon, baja ini mempunyai proporsi paduan yang tinggi
terhadap elemen paduannya. Bahan yang sering digunakan dalam baja paduan
adalah: Efek dari penambahan paduan adalah
1.Aluminium
Bahan ini
membuat tahan oksidasi sehingga tahan dari serangan karat tetapi
mengurangi kekuatan dari bahan. Persentase pengguanaan 0-2%.
2.Chrom
Pada
penggunaan 0,3-4%, memperbaiki ketahanan aus, oksidasi, hambatan skala,
kekuatan dan kekerasan. Peningkatan kekuatan pada temperatur tinggi
tetapi kehilangan keuletan (ductility).
3.Cobalt
Bahan ini
memperbaiki kekerasan dan hambatan skala juga memperbaiki sifat potong
untuk baja alat dengan 8-10%. Bersama kromium, cobalt memberikan baja
paduan tinggi pada temperatur tinggi.
4. Tembaga (Copper)
Pada tipikal range 0,2-0,5% memberikan tahan korosi dan kekuatan yield pada baja paduan.
5. Timah (Lead)
Di atas 0,25% digunakan untuk meningkatkan mampu mesin pada baja karbon.
6.Mangan
Pada range
0,3-2% mengurangi kerapuhan sulphur. Persentase 1-2% memperbaiki
kekuatan dan kelenturan dan sifat non magnetis hingga 5%.
7.Molydenum
Pada penggunaan 0,3-5% meningkatkan kekuatan temperatur tinggi, hambatan retak, dan kekerasan.
8.Nikel
Pada range
0,3-5% meningkatkan kekuatan, kelenturan dan kekerasan tanpa aspek
keuletan. Pada proporsi yang tinggi memperbaiki tahan korosi.
17
9.Silikon
Dengan
penggunaan range 0,2-3% memperbaiki kekuatan dan kekerasan tetapi
mengurangi keuletan. Silikon bahan yang mudah teroksidasi (berkarat).
10.Sulphur (Belerang)
Di atas 0,5% meningkatkan mampu mesin tetapi mengurangi keuletan dan mampu las.
11.Titanium
Pada proporsi 0,3-0,75% meningkatan kekuatan dan kekerasan pada baja maraging.
12.Tungsten
Bahan ini memberikan kekerasan tinggi dan kelenturan pada temperatur tinggi.
13.Vanadium
Bahan ini memperbaiki sifat kekerasan dan jika dikombinasikan dengan karbon dapat tahan aus.
E. Baja Stainless
Baja karbon dengan campuran kromium 10% sehinggga tahan terhadap karat.
Untuk
logam non ferro banyak sekali jenisnya, antara lain aluminium, tembaga,
seng, timah, titanium, perak, timah, dan lain-lain. Logam tersebut ada
yang dalam bentuk logam murni dan ada yang campuran atau paduan. Contoh
logam non ferro paduan adalah
perunggu
(paduan tembaga dengan timah) dan kuningan (paduan tembaga dengan
seng). Masing-masing jenis logam tersebut mempunyai karakteristik atau
sifat-sifat yang berbeda. Oleh karena itu penggunaan logam tersebut juga
disesuaikan dengan sifat-sifat yang dimiliki masingmasing jenis logam.