BAB II TINJAUAN PUSTAKA - unsur besi cor dapat dilihat dari tabel sebagai ... (N/mm2) dan masa...

download BAB II TINJAUAN PUSTAKA - unsur besi cor dapat dilihat dari tabel sebagai ... (N/mm2) dan masa jenisnya kira-kira 2,2 Kg/dm3. ... kritis dimana akan terjadi perubahan fase γ ke fasa

If you can't read please download the document

  • date post

    14-Feb-2018
  • Category

    Documents

  • view

    215
  • download

    1

Embed Size (px)

Transcript of BAB II TINJAUAN PUSTAKA - unsur besi cor dapat dilihat dari tabel sebagai ... (N/mm2) dan masa...

  • BAB II

    TINJAUAN PUSTAKA

    2.1. Besi Cor

    Besi cor merupakan paduan antara unsur besi yang mengandung carbon (C),

    silicon ( Si ), mangan ( Mg ), phosphor ( P ) dan sulfur ( S ). Pada besi cor karbon

    biasanya antara 2% sampai 6,67 %, sedang pada baja kandungan karbon hanya

    mencapai 2%. Semakin tinggi kadar karbon yang ada pada besi cor akan

    mengakibatkan besi cor rapuh/getas. Selain dari karbon besi cor juga mengandung

    silicon ( Si ) ( 1 3% ), mangan ( 0,25 15% ), dan phosphor ( P ) ( 0,05 15% ),

    selain itu juga terdapat unsur-unsur lain yang ditambahkan untuk mendapatkan sifat-

    sifat tertentu.

    Selain unsur unsur yang ditambahkan dalam besi cor, juga terdapat faktor-

    faktor penting lainnya yang dapat mempengaruhi sifat sifat besi cor tersebut antara

    lain proses pembekuan, laju pendinginan dan perlakuan panas yang dilakukan. Besi

    cor mempunyai keuntungan yaitu mampu tuang ( castability ) yang baik, kemudahan

    proses produksi dan rendahnya temperatur ruang, selain itu besi cor juga mempunyai

    sifat yang sulit dilakukan drawing atau diubah bentuknya pada temperatur kamar,

    akan tetapi besi cor mempunyai titik lebur yang relative rendah yakni 11500C

    13000C dan dapat dituang kedalam bentuk bentuk yang sulit. Hal ini merupakan

    keuntungan dari besi cor karena untuk mendapatkan bentuk benda yang diinginkan

  • hanya diperlukan sedikit proses pemanasan. Dan juga besi cor mempunyai kekerasan,

    keatahanan aus dan ketahanan terhadap korosi yang cukup baik.

    2.2. Klasifikasi Besi Cor

    2.2.1. Besi Cor Putih

    Besi cor putih mempunyai bidang patahan yang putih, karbon disini

    terikat sebagai karbida yang bersifat keras, sehingga besi cor putih yang

    mengandung karbida sulit dilakukan pemesinan. Besi cor putih dibuat dengan

    menuangkan besi cor kedalam cetakan logam atau cetakan pasir dengan

    pengaturan komposisi. Untuk mengolahnya dapat menggunakan dapur kopula

    dan tanur udara. Prosesnya dikenal dengan nama dupleks. Dengan cara ini

    logam dapat dikendalikan dengan baik.

    Gambar 2.1.Besi Cor Putih 3

    2.2.2. Besi Cor Mampu Tempa

    Besi malleable dapat didefinisikan secara mikrostruktur sebagai paduan

    besi ( ferrus aloy ) yang dikomposisikan dengan karbon temper dalam satu

    matriks ferit yang mengandung silikon cair. Strukturnya merupakan hasil heat

  • treatment terhadap coran besi putih. Sifat sifat besi cor malleable biasanya

    dihubungkan dengan metalografinya.

    Penggolongan besi cor malleable berdasarkan pada tingkatan sifat sifat

    mekanis utamanya terletak pada struktur mikro pembentuknya. Ferit, pearlit,

    karbon temper atau gabungan dari semuanya. Karena mechanical propertis dari

    besi cor malleable ini didominasi dari struktur mikronya maka kemampuannya

    relatif tergantung dari kekerasan matrikas penyusunnya tersebut.

    Untuk besi cor malleable dengan matrik ferit mempunyai keuletan yang

    maksimum tetapi kekuatan tariknya rendah dibandingkan dengan besi cor

    malleable dengan matrik pearlit yang memiliki nilai kekerasan dan kekuatan

    tarik tinggi tetapi keuletan lebih rendah dari besi cor fertik.

    Proses perlakuan panas besi cor malleable mengubah karbida karbida

    pearlit dari besi cor putih menjadi ferrit dan karbon temper.

    Fe3C Fe3 + C (Graphite)

    Secara kimia heat treatment memyebabkan suatu perubahan dari karbon

    campuran menjadi grafit dan karbon temper. Kandungan karbon campuran

    umumnya kurang dari 0,15% dari berat total setelah heat treatment.

  • Gambar 2.2. Besi Cor Malleable 3

    2.2.3. Besi Cor Kelabu

    Besi cor denagan kadar silikon tinggi ( 2% Si ) dengan membentuk grafit

    dengan mudah sehingga Fe3C tidak terbentuk. Serpih grafit terbentuk dalam

    logam sewaktu membeku. Terlihat dalam gambar ini terlihat serpih grafit pada

    penampang logam yang telah dipolish. Besi cor kelabu sangat rendah angka

    keuletannya sehingga apabila kita tarik maka akan terbentuk bidang perpatahan

    karena grafit yang menyerupai mika sangat rapuh. Besi cor kelabu merupakan

    peredam getaran yang baik atau kapasitas redamnya tinggi. Besi cor dapat

    mempunyai struktur mikro perlitik, feritik, martensit dan bainitik setelah laku

    panas yang sesuai.

    Gambar 2.3. Struktur Besi Cor Kelabu 3

  • 2.2.4. Besi Cor Nodular

    Hasil dari percobaan laboratorium menunjukkan bahwa struktur mikro

    dari besi cor yang mudah membentuk grafit dapat berubah apabila ditambah

    sedikit magnesium atau serium pada logam cair. Bentuk grafit yang bulat,

    speroid ( nodul ) merubah keuletan besi cor kelabu. Besi cor kelabu biasa

    hampir tidak memiliki keuletan, akan tetapi besi cor nodular memiliki

    perpanjangan 10 20%. Meskipun mengenai perubahan struktur mikro ini

    sangat rumit, pengaruh praktisnya sangat besar. Besi cor yang telah diolah

    demikian dapat digunakan sebagai poros engkol dan tidak besifat rapuh.

    Besi cor nodular seperti besi tuang kelabu dapat mengalami laku panas

    menjadi perlit, ferit ataupun martensit temper, sehingga dapat membentuk besi

    cor yang kuat.

    Besi cor bergrafit bulat ( nodular ) memiliki keunggulan dibanding besi

    cor yang lain. Besi cor kelabu ( gray iron ) bersifat keras namun getas, besi cor

    mampu tempa memiliki keuletan tertentu, tahan terhadap gesekan dan mampu

    tempa yang baik. Sedangkan besi cor nodular memiliki keuletan yang tinggi,

    machinability yang baik dan juga kekuatan yang baik, ketangguhan, workbality

    dan hardenability, sehingga menawarkan banyak keuntungan.

  • Gambar 2.4. Struktur Besi Cor Nodular 3

    2.3. Komposisi Kimia Besi Cor

    Seperti yang telah dijelaskan diatas, kadar karbon ( C ) didalam besi cor

    diantara 25 6,67 % kadar karbon ( C ) tinggi tersebut dapat menyebabkan

    besi cor menjadi rapuh atau getas., maka pada pembuatan besi cor tersebut

    secara komersial dibatasi antara 2,25% samapi 4%, selain itu besi cor juga

    mengandung silicon 1 % - 3%. Unsur unsur paduan logam dan non logam

    ditambah untuk menghasilkan sifat sifat mekanik sesuai tuntutan desain.

    Kandungan unsur besi cor dapat dilihat dari tabel sebagai berikut :

    Table 2.1. Komposisi Kimia Besi Cor 6

    Elament Gray Iron % White Iron

    Hight

    Strenght Gray

    Iron %

    Nodular Iron

    %

    Karbon 2,5-4,0 1,8-3,6 2,8-3,3 3,0-4,0

    Silicon 1,0-3,0 0,5-1,0 1,4-2,0 1,8-2,6

    Mangan 0,4-1,0 0,06-0,80 0,5-0,8 0,15-2,6

    Sulfur 0,05-0,25 0,06-0,20 0,12 0,03

    Phosphor 0,05-1,5 0,06-0,18 0,15 0,02

  • Seperti yang terlihat dalam tabel diatas bahwa karbon ( C ), silikon ( Si )

    akan mempengarihi sifat dan aplikasi dari besi cor termasuk juga dalam proses

    grafitasi. Hal ini dapat terjadi karena karbon dan silikon akan mempromosikan

    terbentuknya grafit dalam besi karbida kadarnya ditinggikan. Didalam besi cor

    karbon bersenyawa dengan besi berbentuk karbida atau berada dalam keadaan

    bebas sebagai grafit. Grafitasi adalah proses dimana karbon yang terikat dalam

    besi disebut sementit berubah menjadi karbon bebas. Grafitasi akan semakin

    mudah terjadi apabila kadar karbon didalam besi cor diatas 2% dan juga

    disebabkan adanya silikon ( Si ) dan silikon ini dapat menyebabkan simentit

    kurang stabil sehingga cenderung menjadi grafit.

    2.4. Struktur Mikro Besi Cor

    Struktur dari besi cor akan mempengaruhi pada sifat sifat mekanik dan

    juga sifat fisik dari besi tersebut. Beberapa struktur yang ada dalam besu cor adalah

    sebagai berikut :

    2.4.1. Grafit

    Grafit adalah kumpulan karbon yang dihasilkan selama proses

    pembekuan dan pendinginan lambat. Grafit memiliki kekerasan sekitar 1 HB,

    kekuatan tariknya sekitar 2 kgf/mm2 (N/mm

    2) dan masa jenisnya kira-kira 2,2

    Kg/dm3. Grafit memberikan pengaruh sangat besar terhadap sifat-sifat mekanik

    besi cor kelabu.

  • Grafit dalam besi cor dapat berada dalam keadaan bebas sebagai grafit.

    grafit ini merupakan suatu bentuk kristal karbon yang lunak dan rapuh. Dalam

    struktur besi cor jumlahnya dapat mencapai 85 % dari seluruh bentuk

    kandungan karbon, tetapi kira kira 6 % - 17 % dari volume total besi sebagai

    akibat dari berat jenisnya yang rendah.

    Sifat sifat mekanik dari besi cor banyak dipengaruhi oleh bentuk,

    ukuran, disrtibusi dan banyaknya grafit didalamnya. Besi cor bergrafit bulat

    memiliki keuletan yang lebih baik dibandingkan dengan besi cor bergfarit

    serpih. Hal ini disebabkan karena sepih grafit akan mengalami pemusatan

    tegangan pada ujung ujungnya bila mendapatkan gaya akan bekerja tegak

    lurus arah serpih.

    Dalam struktur mikro ada berbagai bentuk dan ukuran dari putongan

    potongan grafit yaitu halus dan besar, serpih atau asteroid, bergumpal atau

    bulat. keadaan potongan potongan grafit ini memberikan pengaruh yang besar

    terhadap sifat sifat mekanik besi cor.

    Karakteristik grafit didalam besi cor dikelompokan dalam bentuk,

    distribusi dan ukuran

    Distribusi Grafit

    Bentuk dan distribusi grafit erat kaitannya dengan proses perlakuan

    peleburan terutama inokulasi yang bertujuan untuk mencegah terjadinya

    undercooling. Gambar berikut menunjukan beberapa distribusi grafit.

  • Gambar 2.5. Distribusi Grafit 13

    Distribusi grafit A dimiliki oleh besi cor kelabu kelas tinggi dengan matrik

    perlit.

    Distribusi grafit B kecenderungan terjadi pada cor