Material Teknik 1

Baja

Baja adalah paduan besi-karbon yang mengandung konsentrasi lain yang cukup sebagai paduannya. Ada ribuan paduan yang memiliki komposisi berbeda. Sifat mekanik sensitif terhadap kandungan karbon, yang biasanya kurang dari 1,0%. Baja yang lebih umum dapat diklasifikasikan menurut konsentrasi karbonnya yaitu ke dalam karbon rendah, menengah, dan tinggi. Baja karbon (plain carbon steel) hanya mengandung konsentrasi karbon dan sedikit mangan. Untuk baja paduan (alloy steel), lebih banyak unsur-unsur paduan yang sengaja ditambahkan dalam konsentrasi tertentu untuk mendapatkan sifat baja yang diinginkan. Baja dapat diklasifikasikan seperti gambar dibawah ini. 

Klasifikasi Baja Karbon
Menurut kadar karbon, secara umum baja dikelompokkan menjadi 3 bagian, yaitu: 
1. Baja Karbon Rendah (Low Carbon Steel)
      Pada umumnya mengandung kandungan karbon (C) kurang dari 0,25% dan tidak responsif terhadap perlakuan panas untuk membentuk martensit, Penguatan dicapai dengan pengerjaan dingin (cold work). Mikrostruktur terdiri dari unsur ferit dan senyawa perlit. Sebagai konsekuensinya, paduan ini relatif lembut dan lemah namun memiliki kemampuan yang luar biasa daktilitas dan ketangguhan, Selain itu, mampu mesin, mampu las dan dari semua baja, adalah yang paling murah untuk diproduksi. Aplikasi yang umum termasuk digunakan pada bodi mobil, bentuk balok struktural (balok I, dan besi sudut), dan lembaran yang digunakan pada jaringan pipa, bangunan, jembatan, dan kaleng timah.
         Baja karbon rendah biasanya memiliki kekuatan luluh 275 MPa (40.000 psi), kekuatan tarik antara 415 dan 450 MPa (60.000 dan 80.000 psi), dan keuletan 25% dari elongasi. 
2. Baja Karbon Sedang (Medium Carbon Steel)

 Pada dasarnya sama dengan baja karbon rendah, hanya saja kandungan karbonnya antara 0,30 – 0,60% dan kandungan mangan 0,60 – 1,65%. Paduan ini bisa dilakukan perlakuan panas seperti austenitizing, quenching, dan tempering untuk memperbaiki sifat mekaniknya. Biasanya baja ini digunakan untuk bagian mesin seperti shaft, axle, roda gigi, crackshaft, kopling dan sebagainnya. Baja karbon sedang dengan kandungan karbon 0,4 - 0,60% juga sering digunakan untuk rel kereta api, roda kereta api dan poros rel kereta.
3. Baja Karbon Tinggi (High Carbon Steel)
Baja karbon tinggi, yang biasanya memiliki kandungan karbon antara 0,60 dan 1,4 %, adalah baja karbon paling keras, paling kuat, dan getas. Baja karbon tinggi digunakan dalam kondisi keras dan tempering, tahan aus karena itu sangat sering dipakai pada alat potong. Biasanya mengandung kromium, vanadium, tungsten, dan molybdenum. Unsur-unsur paduan ini di gabungkan dengan karbon untuk membentuk kekerasan dan tahan aus senyawa karbida (misalnya Cr23C6, V4C3, dan WC). Baja ini digunakan sebagai alat pemotong seperti pada pisau, pisau cukur, gergaji besi, pegas, dan kawat dengan kekuatan tinggi.

Baja Paduan (alloy steel)

Baja paduan merupakan suatu baja karbon yang telah ditambahkan satu atau lebih unsur-unsur tambahan ke dalamnya untuk menghasilkan sifat-sifat yang dikehendaki, yang tidak dimiliki oleh baja karbon.

Baja paduan dibagi menjadi dua yaitu baja paduan rendah (low alloy steel) yang memiliki kandungan paduan kurang dari 8% dan baja paduan tinggi (high alloy steel) yang memiliki kandungan paduan lebih dari 8%. Untuk baja paduan rendah, dibagi menjadi low carbon alloy (HSLA), medium carbon alloy (heat treatable) dan high carbon alloy (tool steel). Sedangkan baja paduan tinggi dibagi menjadi tool steel dan stainless steel. (Callister and Rethwisch, 2009).

Baja HSLA (High Strength Low Alloy)

Baja HSLA adalah baja yang didesain untuk dapat memberikan sifat mekanik dan ketahanan korosi yang lebih baik dibandingkan dengan baja karbon biasa. Komposisi kimia dapat bervariasi tergantung dari sifat yang ingin dicapai, baja ini biasanya memiliki kadar karbon rendah berkisar antara 0,05-0,25% C. Unsur tembaga, vanadium, nikel, molibdenum juga biasa ditambahkan ke dalam baja jenis ini. Baja HSLA memiliki tingkat kekuatan yang lebih baik dari pada baja karbon rendah biasa, juga memiliki sifat ulet dan mampu mesin (machineability) yang baik. Sehingga sering digunakan untuk konstruksi bangunan dan jembatan. (Callister dan Rethwisch, 2009).

Baja Perkakas (Tool Steel)

Baja perkakas (tool steel) adalah baja karbon, paduan, atau baja kualitas tinggi yang dapat dikeraskan. Baja tersebut biasanya dilebur dalam tungku elektrik dan diproduksi berdasarkan spesifikasi khusus. Baja ini banyak digunakan untuk material hand tool, seperti cutting, shaping, forming, dan blanking. Aplikasi baja perkakas sangat luas karena memiliki sifat tahan aus, kekuatan, dan ketangguhan yang baik. Performa baja perkakas bergantung pada kadar karbon, unsur paduan, dan proses perlakuan panas (Roberts dkk, 1998).

Klasifikasi baja perkakas telah dikembangkan oleh American Iron and Steel Institute (AISI). Sistem klasifikasi AISI untuk baja perkakas berdasarkan beberapa karakteristik, seperti: paduan (tungsten dan molibdenum), aplikasi pengerjaan dingin dan panas, atau perlakuan panas (pendinginan air dan minyak). Tabel dibawah menunjukkan tujuh kelompok utama baja perkakas yang diidentifikasi dengan simbol alfabet.
Tabel Klasifikasi baja perkakas (Avner, 1974)

No	Kelompok	Simbol	Tipe
1	Water hardening	W
2	Shock resisting	S
3	Cold work	O	Oil hardening
		A	Medium alloy air hardening
		D	High carbon high carbon chromium
4	Hot work	H1-H19	Chromium base
		H20-H39	Tungsten base
		H40-H59	Molybdenum base
5	High speed	T	Tungsten base
		M	Molybdenum base
6	Mold	P1-P19	Low carbon
		P20-P39	Other type
7	Special purpose	L	Low carbon
		F	Carbon tungsten

Penomoran Baja

             American Iron and Steel Institute (AISI) dan Society of Automotive Engineers (SAE) mengklasifikasikan baja berdasarkan struktur utama, paduan dan kadar karbonya. Sistem penomoran baja terdapat dalam tabel dibawah ini.

Tabel  Penomoran standar AISI-SAE baja karbon dan paduan (Oberg, 2009)

AISI-SAE		Type of steel and Nominal Alloy Content (%)
10XX 11XX 12XX 15XX 13XX 23XX 25XX 31XX 32XX 33XX 34XX 40XX 44XX 41XX 43XX 43BVXX 47XX 81XX 86XX 87XX 88XX 93XX 94XX 97XX 98XX 46XX 48XX 50XX 51XX 50XXX 51XX 52XXX 61XX 72XX 92XX 9XX XXBXX XXlXX		Carbon Steels Plain Carbon (Mn 1.00% max.) Resulfurized Resulfurized and Rephosphorized Plain Carbon (Max. Mn range 1,00 to 1,65%) Manganese Steels Mn 1,75 Nickel Steels Ni 3,50 Ni 5,00 Nickel–Chromium Steels Ni 1,25; Cr 0,65 and 0,80 Ni 1,75; Cr 1,07 Ni 3,50; Cr 1,50 and 1,57 Ni 3,00; Cr 0,77 Molybdenum Steels Mo 0,20 and 0,25 Mo 0,40 and 0,52 Chromium–Molybdenum Steels Cr 0,50; 0,80; and 0,95; Mo 0,12; 0,20; 0,25; and 0,30 Nickel–Chromium–Molybdenum Steels Ni 1,82; Cr 0,50 and 0,80; Mo 0.25 Ni 1,82; Cr 0,50; Mo 0,12 and 0.35; V 0,03 min. Ni 1,5; Cr 0,45; Mo 0,20 and 0.35 Ni 0,30; Cr 0,40; Mo 0,12 Ni 0,55; Cr 0,50; Mo 0,20 Ni 0,55; Cr 0,50; Mo 0,25 Ni 0,55; Cr 0,50; Mo 0,35 Ni 3,25; Cr 1,20; Mo 0,12 Ni 0,45; Cr 0,40; Mo 0,12 Ni 0,55; Cr 0,20; Mo 0,20 Ni 1,00; Cr 0,80; Mo 0,25 Nickel–Molybdenum Steels Ni 0,85 and 1,82; Mo 0,20 and 0,25 Ni 3,50; Mo 0,25 Chromium Steels Cr 0,27, 0.40, 0.50, and 0.65 Cr 0,80, 0.87, 0.92, 0.95, 1.00, and 1.05 Cr 0,50; C 1,00 min. Cr 1,02; C 1,00 min. Cr 1,45; C 1,00 min. Chromium–Vanadium Steels Cr 0,60; 0,80; and 0,95; V 0,10 and 0;15 min Tungsten–Chromium Steels W 1,75; Cr 0,75 Silicon–Manganese Steels Si 1,40 and 2,00; Mn 0,65; 0,82; and 0,85; Cr 0,00 and 0,65 High–Strength Low–Alloy Steels Various SAE grades B denotes boron steels  L denotes leaded steels
AISI	SAE	Stainlees Steel
2XX 3XX 4XX 5XX	302XX 303XX 514XX 515XX	Chromium–Manganese–Nickel Steels 3XX 303XXChromium–Nickel Steels 4XX 514XX Chromium Steels 5XX 515XX Chromium Steels