bab ii & iii

Laporan Pemilihan Bahan dan Proses

BAB II

TEORI

2.1 Klasifikasi Material

Baja Tahan Karat

Stainless Steel

ferro nonferro

Baja Besi Cor

Baja karbon

C rendah

C medium C tinggi

Baja perkakas

Paduan tinggi

Baja Tahan karat

Besi kelabu

Besi nodular

Besi putih

BTK Martensit

BTK Feritik

BTK Austenitik

3

Logam

Besi malleable


2.2. Pengaruh Unsur-Unsur Paduan pada ketahanan Dari

Besi

Kalau Cr dipadukan pada besi di atas 12-13 %, karat yang berwarna merah

tidak terbentuk, karena oleh adanya oksigen di udara terjadi permukaan yang

stabil (permukaan pasif). Oleh karena itu baja yang mengandung unsur tersebut

dinamakan baja tahan karat. Kalau baja mengandung Iebih dari 17 % Cr akan

terbentuk suatu lapisan yang stabil. Karat pada lasan dari baja tahan karat 17 %

Cr sering terjadi disebabkan karena presipitasi karbida Cr pada batas butir dan

oksidasi Cr dari permukaan karenanya lapisan permukaan menjadi kekurangan Cr

yang mengurangi ketahanan karatnya.

Kalau Ni dipadukan pada besi, kehilangan berat yang disebabkan korosi di

dalam asam berkurang dan ketahanan korosi bisa diperbaiki.

Baja tahan karat adalah baja paduan yang memanfaatkan keefektifan unsur pa-

duan tersebut seperti Cr dan Ni dan dapat dibagi menjadi sistim Fe-Cr dan Fe-Cr-

Ni. Yang pertama termasuk baja tahan karat martensit dan ferit dan yang terakhir

baja tahan karat austenit. Biasanya Mo, Cu, dsb. ditambahkan kepada baja ini

untuk memenuhi maksud tertentu pada penggunaan.

2.3. Struktur baja tahan karat

Memperhatikan unsur Cr, yang menjadi komponen utama pada baja tahanan

karat, diagram fasa Fe-Cr, Cr dapat larut dalam besi memperluas daerah (ferit).

Dalam baja dengan 12 % Cr pada temperatur di atas 900°C terjadi fasa

(austenit). Dalam paduan yang nyata, C dan N juga terkandung, jadi fasa

diperluas ke daerah yang mempunyai konsentrasi Cr lebih tinggi. Baja tahan karat

Stainless Steel 4


12 % Cr biasa dipakai, diaustenitkan dari 900 sampai 1000°C tergantung kadar C

nya, dan dicelup dingin pada minyak. Sehingga mempunyai struktur martensit ia

menjadi baja tahan karat.

Baja 18 % Cr seharusnya mempunyai fasa α dimulai dari temperatur pembekuan

sampai temperatur kamar, tetapi karena sebenarnya mengandung 0.03-0,10 % C

dan 0,01-0,02 % N, maka kira-kira di atas 930°C terbentuk fasa . Oleh karena itu

perlakuan panas untuk mendapat fasa a dilakukan di bawah 850°C, baja ini

dinamakan baja tahan karat ferit.

Gambar 2.1 Diagram Fasa Fe-Cr

Struktur baja 18 % C r -8 % Ni adalah struktur dua fasa dari dalam

keseimbangan, tetapi kenyataannya pada kira-kira 1050°C seluruhnya menjadi

austenit dan setelah pendinginan dalam air atau dalam udara fasa terbentuk pada

temperatur kamar sukar bertransformasi ke fasa , baja ini dinamakan baja tahan

karat austenit. Fasa merupakan fasa metastabil sebagai contoh kalau diadakan

deformasi plastis bisa terjadi transformasi martensit. Kalau baja dipergunakan

dalam bentuk austenit, maka perlu diadakan perlakuan panas untuk membentuk

Stainless Steel 5


austenit setelah dilakukan deformasi plastik, atau perlu dipakai baja yang

mengandung lebih banyak Ni untuk memberikan kestabilan pada fasa austenit.

Untuk mengetahui hubungan dari fasa logam yang ada pada lasan, yang

mempunyai

Cr ekuivaien = %Cr + %Mo + 1,5 x % Si + 0,5 x %Nb, dan

Ni ekuivalen = %Ni + 30 x %C + 0,5% Mn

Pada kedua sumbu, diagram Schaeffer menunjukkan hubungan tersebut dan

ditunjukkan pada Gb. 2.2

Gambar 2.2 Diagram Struktur dari baja tahan karat yang dideposisikan. (Diagram shaeffler)

2.4. Jenis-jenis baja tahan karat

a) Baja tahan karat ferit

Stainless Steel 6


Menurut klasifikasi dalam Gb. 2.3 baja tahan karat ferit adalah baja yang terutama

mengandung Cr sekitar 16-18 % atau lebih. kadar karbon yang rendah (di bawah

2%). Memiliki struktur kristal bcc. Baja tahan karat yang tidak dapat dikeraskan

dengan heat treatment dan digolongkan dalam tipe 400. Kebanyakan komponen

dibuat dari pelat tipis, sebagai bahan untuk bagian dalam dari suatu konstruksi,

untuk peralatan dapur, untuk komponen trim mobil bagian dalam, dsb. Perlu

diperhatikan bahwa pada lingkungan korosi yang ringan tidak terjadi karat, tetapi

berada pada air larutan yang netral, dapat terjadi korosi lubang atau krevis kalau

terdapat sedikit ion klor, atau kalau ada struktur berbentuk krevis. Pelat tipis dari

baja ini menyebabkan tanda regangan spesifik yang disebut ridging disebabkan

oleh tarikan atau penarikan dalam, hal ini memberikan permasalahan pada

pembuatan peralatan dapur, tetapi sekarang sebagi hasil dari berbagai studi,

permasalahan tersebut mungkin dapat dipecahkan.

Memperhatikan unsur Cr, yang menjadi komponen utama pada baja tahanan

karat, diagram Fe – Cr.(Gambar 2.1).

Sifat-sifat baja tahan karat ferit

1. Sifat yang menguntungkan adalah tanp kandungan Ni sukar untuk

terjadi retakan korosi tegangan.

2. Memiliki ketahanan karat yang sedang hingga bagus, sesuai dengan

kandungan kromnya. Biasanya tipe ini diserang karat pada temperatur 5

C

3. Mersifat getas pada temperatur 457 C, mengandung lebih dari 15% Cr

(Gb. 1.4.

4. Memiliki kekuatan regangan 500-600 Mpa

Stainless Steel 7


5. Mampu lasnya rendah.

b) Baja tahan karat martensit

Gambar 2.3 menunjukkan klasifikasi baja tahan martensit dan baja tahan

karat ferit. Komposisi baja tahan karat martensit adalah 12 - 13% Cr dan 0,1 -

0,3% C. Kadar Cr sebanyak ini adalah batas terendah untuk ketahanan asam

karena itu baja ini sukar berkarat di udara, tetapi ketakanan karat dalam suatu

larutan juga cukup.

Sampai 500°C, baja ini banyak dipakai karena mempunyai ketahanan

panas yang baik sekali, dan dengan pengerasan dan penemperan dapat diperoleh

sifat-sifat mekanik yang baik, oleh karena itu baja ini dapat dipakai untuk alat

pemotong, perkakas, dsb.

Stainless Steel 8


Gambar 2.3 Diagram klasifikasi baja tahan karat ferit dan martensit

Gambar 2.4 Hubungan antara temperatur mula dan waktu pembentukan fasa dan

kegetasan 475° C pada baja Cr tinggi

Stainless Steel 9


c) Baja tahan karat austenit

Gb. 2.5 menunjukkan klasifikasi baja tahan karat austenit. Sistem ini

dinyatakan dengan baja 18% Cr - 8% Ni disebut baja tahan karat delapan belas

delapan. Baja tahan karat austenit lebih baik pada ketahanan korosinya, mampu

bentuk dan mampu lasnya, karena itu dipakai pada berbagai industri kimia. Selain

itu, dipakai untuk bahan konstruksi, perabot dapur, turbin, mesin jet, mobil,

komponen berputar, bangunan kapal, reaktor atom, dst.

Stainless Steel 10


Gambar 2.5 Bagan klasifikasi baja austenit tahan karat

Stainless Steel 11


Baja tahan karat austenit meskipun lebih baik ketahanan korosinya tapi harus

berhati-hati pada penggunaannya karena kekurangannya seperti dikemukakan di

bawah ini :

Korosi antar butir

Korosi antar butir disebabkan oleh presipitasi karbida Cr pada batas butir,

yang menyebabkan daerah kekurangan Cr di dekatnya, dari daerah tersebut korosi

dimulai. Dalam keadaan tertentu karbida Cr sendiri kena korosi. Karbida Cr ber-

presipitasi pada daerah temperatur 500 - 900° C, pada 600 - 800° C paling tinggi.

Sebagai contoh, derajat korosi antar butir dipelajari dengan pengujian korosi dari

batang uji yang dipanaskan pada 600° C, yang disebut perlakuan sensitisasi.

Korosi antar butir ini terjadi di daerah yang dipengaruhi panas pada lasan, yang

menjadikan permasalahan. Karena hal tersebut disebabkan oleh terbentuknya

karbida Cr, masalah tersebut dapat diatasi dengan mempergunakan baja berkadar

karbon rendah yang dipadu dengan Ti atau Nb yang merupakan unsur pembentuk

karbida yang kuat untuk menghindari terjadinya karbida Cr.

Korosi lubang dan krevis

Korosi lubang disebabkan oleh retakan lapisan yang pasif. Bagian yang pecah

dari lapisan rnenjadi rusak karena konsentrasi, yang membentuk lubang.

Kerusakan pasif disebabkan oleh adanya ion klor. Dalam hal ini korosi yang

terjadi pada permukaan logan tanpa suatu pertumbuhan spesifik disebut korosi

lubang, dan korosi yang menyebabkan pecahnya lapisan pasip setempat karena

pengurangan pH pada permukaan kontak dengan benda lain, disebut korosi krevis.

Agar tahan terhadap terjadinya lubang diperlukan kombinasi yang tepat dari Cr

dan Mo. Dipandang dari sudut ini baja tahan karat ferit lebih menguntungkan.

Stainless Steel 12


Baja tahan karat austenit yang mengandung 2 - 4% Mo banyak dipakai sebagai

baja tahan yang tahan korosi lubang.

Retakan korosi regangan

Retakan korosi regangan ialah retakan oleh korosi lokal dari lapisan pasip

yang pecah karena tegangan tarik.

Pada baja tahan karat austenit retakan korosi regangan sangat menyusahkan

karena bersamaan dengar. korosi lubang. Lingkungan yang utama adalah yang

mengandung klorida, sulfida., air dengan temperatur dengan tekanan tinggi, dan

soda kaustik.

Pengujian retakan korosi tegangan sering dilakukan dengan pembebanan

pada kelarutan 42% magnesium klorida yang mendidih. Salah satu sebagai hasil

pengujian ditunjukkan dalam Gb. 1.6. Peningkatan Ni, C dan penambahan Si dsb.

memberikan pengaruh efektif, dan dengan adanya P, N atau sedikit molibden

memberikan pengaruh jelek. Kebanyakan memberikan patahan antar butir, dengan

mengurangi kadar karbon dan penambahan unsur penyetabil karbid, memberikan

pengaruh yang efektif.

Baja tahan karat berfasa ganda

Sekarang banyak dipakai baja tahan karat yang berfasa ganda yaitu terdiri dari

fasa austenit dan ferit. Umumnya mempunyai komposisi 25% Cr - 5% Ni - 1,5%

Mo0,03% C.

Dalam baja tahan karat berfasa ganda kegetasan mampu las dan kekurangan

lainnya dari baja krom tinggi diperbaiki dengan penambahan Ni, N, dsb.

Perkembangan baru-baru ini dalam teknik pembuatan baja memungkinkan

pembuatan baja macam ini di mana pengurangan kadar karbon lebih mudah.

Stainless Steel 13


Perbandingan antara fasa austenit dan ferit biasanya 4-6: 6-4 tergantung kepada

komposisi dan perlakuan panasnya.

Baja tahan karat befasa ganda mempunyai sifat bahwa fasa austenit dan ferit

masing-masing memberikan pengaruh saling menutupi. Sebagai contoh, tegangan

mulur yang rendah dari fasa austenit dipertinggi deagan adanya fasa ferit, dan

keuletan rendah dari fasa ferit diperbaiki oleh fasa austenit. Ketahanan korosi

umumnya melebihi ketahanan korosi baja tahan karat 18 - 8, terutama baja yang

mempunyai kadar Cr tinggi dan mengandung molybden Mo sangat baik dalam

ketahanan korosi lubangnya.

Sehingga baja macam ini bisa dipakai untuk penukar panas yang memper-

gunakan air laut. Karena baja ini mempunyai kekurangan yaitu sifat pengerjaan

panasnya yang kurang baik, maka perlu diadakan studi lebih lanjut mengenai

teknik produksinya.

Gambar 2.6 Pengaruh tegangan pads waktu patalt dari baja tahan karat MgCI yang mendidih

Stainless Steel 14


Pengerasan presipitasi baja tahan karat

Dengan mempergunakan ketahanan korosi yang baik dari baja tahan karat,

kekuatannya telah diperbaiki dengan pengerasan presipitasi. Menurut struktur

matriksnya baja tahan karat ini digolongkan menjadi macam martensit, macam

semi austenit dan macam austenit. Salah satu macam yang umum adalah 17-4 PH

(martensit, 17% Cr - 4% Ni – 4% Cu - 0,06% C - 0,35% Nb) dan 17-7 PH (semi

asutenit, 17% Cr 7% Ni - 1,2% Al - 0,07°o C).

Matriks dari kedua macam baja tersebut pada saat pengerasan presipitasi

adalah martensit. Pada macam yang pertama martensit terbentuk oleh pendinginan

setelah perlakuan pelarutan, sedangkan pada macam yang kedua martensit

terbentuk dengan jalan transformasi plastis setelah perlakuan pelarutan atau

dengan pendinginan di bawah temperatur kamar. Katau dituakan pada 400 -

600°C.

Pada macam yang pertama diperkuat dengan adanya presipitat yang kaya oleh

Cu dan dalam hal yang kedua oleh adanya senyawa Ni - Al. Baja ini sangat baik

pada ketahanan korosinya dibandingkan dengan haja krom 18% Cr. Baja ini

dipergunakan untuk roda gigi, poros, pompa-pom pa untuk mengalirkan asam,

katup, kulit luar dari pesawat terbang komponen mestr, jet, pegas, dsb.

Contoh Produck Stainles steel :

Alat – Alat Rumah Tangga

Sendok Makan

Garpu Makan

Pisau Dapur

Stainless Steel 15


Alat – Alat Kontruksi

Paku Beton

Tuas Pintu

Tralis

Alat – alat Kedokteran

Stetoskop

Pisau Bedah

Pinset

Gunting

Dsb

Komponen Modifikasi Mobil

Trim Mobil

Stainless Steel 16


2.5. Aplikasi Baja Tahan

Common

Name

UNS

No

Forms

Available*

Typical Compositions

(%) Typical Applications

C Cr Mo Ti Other

409 S40900

Sheet and

Coil 0.02 11.5 - 0.25 -

Baja yang tahan panas, mudah di

bentuk dan di las. kebanyakan

digunakan untuk sistem

pembuangan mobil.

Contoh : Digunakan pada

knalpot kendaraan.

446 S44600

Tube and

Pipe 0.08 26.0 - - -

Memiliki titik didih 1200 C, di

mana dia memiliki ketahanan

terhadap korosi yang di sebabkan

oleh oil.

Contoh : Pipa saluran pada

perusahaan minyak

430 S43000

Sheet and

Coil, Plate

and Bar 0.06 17.0 - - -

Berguna untuk sebagai

komponen interior bangunan,

velk mobil, mesin oencuci

piring.

444 S44400

Sheet and

Coil 0.02 18.5 2.0 0.4 -

Berguna untuk alat penukar

panas dan tangki air panas di

mana bisa mencegah karat pada

alat tersebut.

12% Cr

Structural

Steels S41003

Sheet and

Coil,

Welded

Tube and

Hollow

Sections 0.02 11.5 - - -

Sering digunakan pada alat-alat

yang rentan terhadap korosi

akibat pengaruh lingkungan

sekitar.

AISI Type 405

Stainless Steel 17


Category Steel

Class Stainless steel

Type Ferritic standard

Common

Names Chromium steel

Designations France: AFNOR Z 6 CA 13

Germany: DIN 1.4002

Italy: UNI X 6 CrAI 13

Japan: JIS SUS 405

United Kingdom: B.S. 405 S 17

United States: ASME SA240 , ASME SA268 , ASME SA479 , ASTM A176 ,

ASTM A240 , ASTM A268 , ASTM A276 , ASTM A314 , ASTM A473 ,

ASTM A479 , ASTM A511 , ASTM A580 , FED QQ-S-763 , MIL

SPEC MIL.S-862 , SAE 51405 , SAE J405 (51405) , UNS S40500

Compisisi

Element Weight %

C 0.08

Mn 1.00

Si 1.00

Cr 11.5-14.5

P 0.04

S 0.03

Al 0.10-0.30

Electric Properties

Properties Conditions

T (°C) Treatment

Electric Resistivity (10-9W-m) 600 25

Mechanical Properties


T (°C)

Treatment

Stainless Steel 18

http://www.efunda.com/units/convert_units.cfm?From=55&mrn=25#ConvInto

http://www.efunda.com/units/convert_units.cfm?From=392&mrn=6E-007#ConvInto

http://www.efunda.com/materials/elements/element_info.cfm?Element_ID=Al

http://www.efunda.com/materials/elements/element_info.cfm?Element_ID=S

http://www.efunda.com/materials/elements/element_info.cfm?Element_ID=P

http://www.efunda.com/materials/elements/element_info.cfm?Element_ID=Cr

http://www.efunda.com/materials/elements/element_info.cfm?Element_ID=Si

http://www.efunda.com/materials/elements/element_info.cfm?Element_ID=Mn

http://www.efunda.com/materials/elements/element_info.cfm?Element_ID=C


Density (×1000 kg/m3) 7.8 25

Poisson's Ratio 0.27-0.30 25

Elastic Modulus (GPa) 200 25

Tensile Strength (Mpa) 480

25 annealed, cold finished (plate, sheet,

strip) more

Yield Strength (Mpa) 275

Elongation (%) 16

Reduction in Area (%) 45

Hardness (HRB)88

(max) 25 annealed (plate, sheet, strip)

Thermal Properties


T (°C) Treatment

Thermal Expansion (10-6/ºC) 10.8 0-100 more

Thermal Conductivity (W/m-K) 27 100

Specific Heat (J/kg-K) 460 0-100

2.6. Pengaruh Lingkungan

Material tersebut sulit untuk terurai oleh alam yang mengakibatkan rusaknya

alam dalam jangka waktu yang lama

BAB III

PROSES PEMBUATAN

SALURAN PEMBUANGAN PADA MASTER REM

3.1. Material

Grade 303 Stainless steel represents superior machinability over all other

austenitic stainless steels due to the addition of sulphur in the material. The

Stainless Steel 19





http://www.efunda.com/units/convert_units.cfm?From=245&mrn=27.0#ConvInto

http://www.efunda.com/materials/alloys/stainless_steels/show_stainless.cfm?ID=AISI_Type_405&prop=cte&Page_Title=Stainless%20Steel%20AISI%20Type%20405



http://www.efunda.com/units/convert_units.cfm?From=876&mrn=1.08E-005#ConvInto



http://www.efunda.com/materials/alloys/stainless_steels/show_stainless.cfm?ID=AISI_Type_405&prop=uts&Page_Title=Stainless%20Steel%20AISI%20Type%20405









sulphur however, does reduce the material’s resistance to corrosion as well as

causing poor weldability results.

The uses of grade 303 are as follows:

Nuts & bolts

Bushings

Shafts

Aircraft fittings

Electrical switchgear components

Gears

Stainless Steel 303 is available from us in bars and Hexagons in the following

sizes :

Bar: from 3mm dia – 7” dia

Hexagon: from .3125” dia – 2.500” dia

Gambar 3.1 Saluran Pembungan Pada Master Rem

Stainless Steel 20


3.2 Chemical & Physical Properties

Elements Min % Max %C 0.1Cr 17.0 19.0Fe RemainderMn 1.5 2.0Mo 0.6Ni 9.0 10.0P 0.04S 0.3 0.35Si 0.75

Tabel 3.1. Typical Chemical Composition

Property/unit Condition Min Max

Tensile Strength (N/mm2) Cold Drawn 785 883

Yield Stress (N/mm2) Cold Drawn 686 785

Elongation in 5 x Diameter % Cold Drawn 30 35

Reduction of Area % Cold Drawn 50 55

Brinell Hardness (HB) Cold Drawn 225 240

Tensile Strength (N/mm2) Turned 608 657

Yield Stress (N/mm2) Turned 314 363

Elongation in 5 x Diameter % Turned 55 60

Reduction of Area % Turned 55 60

Brinell Hardness (HB) Turned 180

Tabel 3.2. Typical Mechanical Properties

Stainless Steel 21


3.3 Tolerances

1. Tolerances on diameter, for general purposes.

Round Bar:

Between 10mm and 15mm = +/- 0.4mm









220mm= +/- 3.0mm

250mm= +/- 4.0mm

2. Tolerances on diameter, for precision purposes.

Round bar: Between 10mm and 12mm = +/- 0.15mm






3.Tolerances on hexagons:

Width across flats: Between 13mm and 15mm = +/- 0.4mm

Stainless Steel 22


Between 16mm and 23.5mm = +/- 0.5mm

Between 25.5mm and 33.5mm = +/- 0.6mm

Between 35.5mm and 47.5mm = +/- 0.8mm



103mm = +/- 1.5mm

4. Corner Radius: Below 20.0mm = up to a 1.5mm radius.

Over 20.0mm to 28.5mm = up to 2.0mm radius.

Over 28.5mm to 48.0mm = up to 2.5mm radius

Over 48.0mm to 83.0mm = up to 3mm radius

Over 83.0mm to 103.0mm = up to 3.5mm radius

5.Straightness:

Below 39.5mm = not fixed tolerance in the plane.

Between 39.5mm and 83.0mm = q up to 0.004 x L tolerance in

the plane.

Between 83.0mm and 103.0mm = q up to 0.0025 x L tolerance in

the plane.

3.4. Proses Pembutan produk

Proses Pembuatan saluran pembuangan pada master rem yaitu proses

pemesinan dengan menggunakan mesin CNC. Mesin yang digunakan yaitu mesin

bubut dan mesin skrap.

Prosesnya Meliputi :

1. Proses prmbuatan Alur

Stainless Steel 23


2. Proses Pembutan Tirus

3. Proses Pembutan Ulir

4. Proses Pembutan Baut

5. Proses Pelubangan

Stainless Steel 24

bab ii & iii

Documents