Pengaruh unsur-unsur paduan terhadap bahan berbasis besi (ferro)

Paduan besi-karbon, setelah proses-proses metalurgi yang membentuknya, selain unsur karbon sebagai paduan utama, masih mengandung berbagai unsur yang masing-masing memiliki pengaruh terhadap struktur mikronya, Pengaruh-pengaruh tersebut dapat saling menguatkan maupun melemahkan.

Secara umum unsur-unsur tersebut adalah Silikon (Si), Mangan (Mn), Fosfor (P), Sulfur (S), Nitrogen (N2), Tembaga (Cu), Nikel (Ni), Chrom (Cr), Oksigen (O2), Aluminium (Al), Hidrogen (H2) dan unsur lainnya dalam jumlah sangat sedikitĀ  serta senyawa-senyawa bukan logam lainnya baik berwujud sulfida, oksida maupun silikat.

Unsur-unsur tersebut baru akan memberikan manfaat terhadap kualitas paduan besi-karbon bila terpadu dalam suatu komposisi yang harmonis serta penyebaran yang merata. Unsur-unsur inilah yang bertanggung jawab atas perbedaan kualitas paduan besi-karbon yang sama namun melalui proses yang berbeda, misalnya pengecoran, hot/cold working proses, heattreatment dan sebagainya.

Berikut ini akan disampaikan pengaruh masing-masing unsur tersebut terhadap paduan besi-karbon baik secara sendiri-sendiri ataupun sebagai senyawa dengan unsur lainnya, sehingga akan diperoleh suatu gambaran umum tentang bahan berbasis besi (paduan besi-karbon) baik dalam lingkup baja baupun besi cor.

31 responses

2 04 2012
luthfi i

assamualaikum pak,,saya luthfi alumni foundry lulus 2009,,
mau tanya pak,,saya punya kasus,,kita casting buat velg gravity diecasting,,pake insert drumbrake(brake buat rem) material FC punya 2 supplier,,masalahnya ketika dicasting dengan drumbrake yang ‘A’ ok,tapi dengan drumbrake ‘B’ bermasalah,,dengan situasi dan kondisi yang sama(temp metal,temp mold,komposisi kimia metal,airvent,coating mold,temp drumbrake) sehingga saya analisa masalahnya dari drumbrake,,,,
kemaren saya coba liat hasil sprektro (ada perbedaan ada unsur Zn) mohon solusi pak,,terimakasih

2 04 2012
R. Widodo

Yth mas Luthfi.

Agar diskusinya fokus, tolong disebutkan:
a. bahan Anda apa,
b. apa yang Anda maksud “bermasalah”,
c. apa yang Anda uji spektrometri sehingga ditemukan Zn.

Mudah2an saya bisa mencarikan solusi.

2 04 2012
luthfi i

bahan drumbrake FC 250
alumunium A356.2
oh iya pak lupa tai nulisnya,,,,,masalahnya misrun,,,kemaren saya coba analisa dari drumbrakenya sendiri,dimensi,penurunan temperatur nya juga tidak begitu berbeda signifikan,terakhir komposisi kimia Fc nya,,,,(saya ambil sample dari produk walau tidak falid karena pendinginan lambat) tapi saya cuma mau membandingkan saja,,terimakasih pak

2 04 2012
luthfi i

bahan drumbrake FC 250
alumunium A356.2
oh iya pak lupa tapi nulisnya,,,,,masalahnya misrun,,,kemaren saya coba analisa dari drumbrakenya sendiri,dimensi,penurunan temperatur nya juga tidak begitu berbeda signifikan,terakhir komposisi kimia Fc nya,,,,(saya ambil sample dari produk walau tidak falid karena pendinginan lambat) tapi saya cuma mau membandingkan saja,,terimakasih pak

2 04 2012
R. Widodo

Yth mas Luthfi

Sepertinya tidak ada hubungan langsung antara cacat misrun dengan kandungan Zn baik didalam bahan A356.2 maupun dalam cast iron (FC) drum brake, kecuali bila Zn dalam A356.2 sangat berlebihan. Pada A356 terdapat Zn s.d 0.1%

Zn tidak memberikan benefit yang berarti terhadap paduan Al, kecuali untuk meningkatkan kemampuan natural aging pada presipitation strengthening. Pada kandungan yang berlebihan, akibat dari oksida seng yang ditimbulkan dapat menyebabkan cairan menjadi lebih kental.

Misrun terjadi sebagai akibat dari:
a. cairan kental,
b. geometri tipis dan
c. cairan dingin

Untuk kasus Anda pertama2 saya akan coba fokus di geometri tipis yang dapat terjadi akibat posisi pemasangan insert yang tidak simetri. Dari penjelasan Anda diatas, memastikan posisi insert agar selalu simetri yang belum Anda lakukan.

Semoga membantu.

2 04 2012
luthfi i

maaf pak salah ketik tadi

2 04 2012
luthfi i

untuk 3 point yang bapak sebutkan sudah saya jaga pak,,dengan kondisi yang sama,parameter yang sama,(menaikkan temperatur pouring,metal,kebersihan metal),termasuk insertnya saya cuci sabun dan keringkan karena ada minyak,untuk ketebalan insert berbeda 2mm tetapi penurunan temperatur insert pun di ukur tidak berbeda signifikan,tetapi
– jika dipasang insert A maka casting pasti ok,
– jika dipasang insert B,hasil misrun
karena itu saya curiga potensi masalah dari insertnya sendiri,untuk dimensi dan yang lain sudah saya cek, terakhir komposisi kimia drumbrake nya sendiri,apa ada potensi masalah dari komposisi drumbrake pak ketika dituang molten metal kemudian bereaksi

2 04 2012
R. Widodo

Yth mas Luthfi.

Perbedaan ketebalan insert (2 mm) mungkin saja menjadi penyebab, dengan demikian bukankan dinding produk cor Anda ketebalannya berbeda 1 mm. Itu adalah satu2nya perbedaan geometri kedua insert. Coba Anda hilangkan perbedaan ketebalannya, kebudian Anda amati apakah terjadi fenomena misrun yang sama. Klo secara geometri kedua insert sudah sama, coba Anda lihat sebaran Kalau grafitnya grafit keduanya. Kalau grafitnya banyak dan besar2 cenderung menyerap panas lebih banyak dari yang grafitnya kecil2 serta sedikit.

Kalau ternyata itu juga sama, maka harus dilakukan penelitian lebih mendalam untuk memecahkan masalah tersebut. Silakan Anda hubungi HAPLI untuk mengundang ahlinya ketempat Anda.

Semoga membantu.

3 04 2012
luthfi i

assalamualaikum pak
melanjutkan yang kasus kemaren pak
– untuk insert yang tipis misrun terjadi
– untuk insert tebal tidak misrun
dari ketebalan nya saya bandingkan penurunan temperatur insertnya sendiri,tapi tidak berbeda signifikan.
untuk garfit sebaran merata,tipe A
klo dari komposisi insert ada potensi gak pak,,
terimakasih

3 04 2012
R. Widodo

yth mas Luthfi

Selama matriks maupun sebaran grafitnya sama, komposisi tidak berpengaruh. Berarti ada hal diluar yang telah kita diskusikan menjadi penyebab terjadinya misrun. Silakan terapkan konsep analisa cacat cor dengan urutan sbb:

1. Identifikasi cacat (pastikan cacat itu benar2 misrun dan bukan cacat lainnya)
2. Infentarisasi data proses menyangkut, when, where, who, why, how dan how often. Mudah2an seluruh proses yang Anda lakukan tertulis sehingga ada rekamannya.
3. berdasarkan data proses cari perbedaan ataupun penyimpangan dari sop pada setiap proses mulai dari rancangan sampai dengan penuangan.
4. tetapkan beberapa kemungkinan penyebab dan opsi penanggulangan.
5. Uji coba setiap opsi satupersatu hingga masalah terpecahkan.
6. buat kesimpulan dan dokumentasikan pencapaian Anda.

Semoga berguna.

3 04 2012
luthfi i

terimakasih pak

3 04 2012
luthfi i

saya sedang lakukan tahap ke-5 pak
tanya lagi pak,
kalo ada unsur seng berlebih pada insert ketika di tuang dengan alumunium cair apakah menimbulkan reaksi gas?
Terimakasih pak

3 04 2012
R. Widodo

Yth mas Luthfi

Adanya unsur seng (Zn) didalam besi cor sepertinya agak aneh. Biasanya seng hanya digunakan untuk coating permukaan (galvanis). Saya belum pernah menemukan referensi yang menyebutkan tentang pengaruh seng didalam besi cor.

Semoga membantu.

4 04 2012
luthfi i

Assalamualaikum pak,,selamat pagi
mau tanya pak,faktor-faktor apa saja yang mempengaruhi banyak sedikitnya grafit pada besi cor selain unsur karbon
terimakasih

4 04 2012
R. Widodo

Yth mas Luthfi

Elemen utama yang membentuk karakter besi cor adalah C (3-3.5%) dan Si (1.8-2.4%).

C dapat terbentuk sebagai senyawa Fe3C (karbida besi) yang keras (terdapat dalam perlit dan ledeburit), atau sebagai grafit. Dalam hal ini Si berperan utama dalam mencegah terjadinya senyawa Fe3C sehingga terbentuklah grafit. Dengan demikian semakin banyak Si, maka semakin banyak pula C yang menjadi grafit. Dan dengan sedikitnya C yang menjadi Fe3C, sedikit pula struktur dasar (matriks) perlit yang terbentuk.

Sedangkan ukuran grafit (ASTM A 247) ditentukan oleh banyaknya inti sel2 eutektik yang dihasilkan dari proses inokulasi.

Semoga berguna.

5 11 2012
stefanus

yth p.r widodo
dengan hormat,
pak sy mau tanya apa ada komposisi baja hasil casting agar bisa di forging?
jika ada contohnya seperti baja apa ya pak?
lalu klopun bisa hasil casting-utk di forging maka,apa yg harus dilakukan?di heat treatment dulu kah, atau dibagaimanakan?
terima kasih atas bimbingannya

6 11 2012
R. Widodo

Yth mas Stefanus

Pada prinsipnya steel/alloyed steel (termasuk casting product) dapat saja ditempa untuk mencapai bentuk (geometri) akhir yang diinginkan. Namun tentu saja sebelum ditempa steel tersebut harus berada pada struktur lunaknya (anealing/normalishing) baru setelah ditempa dihardening kembali.

Forge/formability steel/alloyed steel diukur dengan metode hot twist testing.

Semoga berguna.

30 11 2012
stefanus

salam p. R.Widodo
-pak saya mau tanya,jika ingin membuat specimen uji impak baja, sampel di ambil dari Y-Block ya pak?atau diambil ada sampel khusus yg harus dicetak utk uji impak, karena dengan dimensi sampel charphy impak,di machining cukup banyak jika diambil dari Y-Block?
-pak jika Y-Block sy anneal/normal (agar dpt di machining utk uji tarik) lalu di Quenching-tempering, apakah hasil akhir struktur mikro atau sifat mekaniknya berbeda dengan produk jika di produk sy hanya terapkan Quenching-tempering tanpa anneal/normalizing terlebih dulu?
-proses Heat Treatment Y-Block atau sampel uji tarik;apakah dibarengkan/dibedakan untuk semua dimensi produk?produk ber material sama tapi beda dimensi pasti beda juga waktu penahanannya, sedangkan Y-Block dimensinya sama.

Terima Kasih

2 12 2012
R. Widodo

Yth mas Stefanus

Sebenarnya Y block adalah standar pengambilan sampel untuik bahan besi cor nodular menurut DIN/EN. Ada banyak teknik pengambilan sampel khususnya baja baik ASTM maupun JIS yang tidak mengacu pada bentuk Y block. Prinsipnya adalah, spesimen harus dicor bersama dengan serta memiliki tebal yang mewakili produknya.

Pada baja, memang sampel yang diuji harus dalam keadaan as normalize (bersama dengan produknya), sementara produk hardening biasanya tidak diuji tarik melainkan kekerasannya. Untuk impak, sampel dihardening setelah pemesinan. Kekerasan/struktur baja setelah hardening relativ sama baik non ataupun dengan normalishing terlebih dahulu.

Perlakuan panas yang Anda berlakukan terhadap Y block yang sama dengan bahan sama, tentu sama baik suhu maupun holding time nya (tidak mengacu ke produk). Oleh sebab itu pada baja, distandarkan sample yang menyatu dengan produk serta mendapat perlakuan panas bersama produk sebelum dipotong menjadi spesimen uji.

Semoga berguna.

4 04 2013
aminudin

Assalamualaikum pa,,
saya amien pa,,saya mau tanya komposi FC alloy dengan HRC 50 sampai 60,,soalnya kita udah beberapa kali buat tapi kekerasannya ga pernah sampai,,

4 04 2013
R. Widodo

Yth mas Amien

Alloyed cast iron yang memiliki kekerasan >50 HRc adalah Abrasion-Resistant Cast Irons (ASTM A 532). Ada beberapa kelas, namun yang as castnya sudah >50 HRC adalah tipe I A, B, C, D dan II A, tipe lainnya baru keras setelah melalui proses heattreatment.

ini adalah komposisi umumnya:

C Si Mn Ni Cr Mo
Tipe IA : 2.8-3.6 max 0.8 max 2.0 3.3-5.0 1.4-4.0 max 1.0
Tipe IB : 2.4-3.0 max 0.8 max 2.0 3.3-5.0 1.4-4.0 max 1.0
Tipe IC : 2.5-3.7 max 0.8 max 2.0 max 4.0 1.0-2.5 max 1.0
Tipe ID : 2.5-3.6 max 2.0 max 2.0 4.5-7.0 7.0-11.0 max 1.5
Tipe IIA : 2.0-3.3 max 1.5 max 2.0 max 2.5 11.0-14.0 max 3.0

Tipe I A, B dan C memiliki struktur ledeburitik, sedangkan tipe ID dan IIA memiliki struktur martensitik.

Semoga membantu.

12 04 2013
aminudin

Assalamualaikum pa..
Sebenarnya unsur apa yang mempengaruhi kekerasan suatu casting,,

terima kasih.

7 06 2013
Saiful Anwar

pak mau tanya kalau mur baut itu yang ada dipasaran menggunakan baja apa pak yach terus unsur-unsur yang terkandung apa saja

8 06 2013
R. Widodo

Yth mas Saiful

Ada beragam mur baud berada dipasaran, yang tentunya dibuat dengan menggunakan bahan yang berbeda2 pula, mulai dari baja karbon polos, paduan sampai stainles steel. Banyak pula mur baud yang terbuat dari bahan aluminium maupun tembaga paduan. Namun kalau yang Anda maksud adalah mur baud yang banyak dijual ditoko2 besi, maka umumnya terbuat dari baja konstruksi dengan kandungan C: sekitar 0.3, Si: sekitar 0.3 dan Mn 0.3-1.25%.

Semoga membantu.

19 11 2013
jusepa fathullaesa

Yth pak Widodo

saya sempat melakukan trial mengurangi % Cu dengan jenis inoculan yang berbeda-beda dalam skala lab. pada inoculan dengan carbon base saya mendapati Cu yang tinggi dapat mengakibatkan pertumbuhan grafit yang besar dibandingkan pada Cu yang lebih rendah, dan hasil TS menunjukan Cu rendah memiliki kecenderungan TS lebih tinggi dibandingkan dengan Cu yang tinggi ( Cu yang saya gunakan 0.400 dan 0.650%). apakah ada pengaruh Cu terhadap grafit? apakah ada reverensi yang bisa saya gunakan sebagai acuan?

21 11 2013
R. Widodo

Yth mas Jusepa

Cu baru akan mempengaruhi pembentukan grafit pada kandungan diatas 1% (degenerasi). Pada kandungan yang lebih rendah Cu mencegah difusi C kedalam grafit sehingga membentuk karbida besi sehingga membentuk perlit lebih banyak (khususnya pada pembuatan FCD 700).

Coba Anda lihat penelitian dari G. I. Sil’man, V. V. Kamynin, A. A. Tarasov: “Effect of Copper on Structure Formation in Cast Iron”.

Semoga membantu.

6 10 2014
Amir Foundry

Yth. Pak Widodo,

Pak Saya punya masalah mengenai kekuatan tarik dari baja, Untuk benda twist lock container material (SCMn2),
Proses yang saya lakukan ialah:
– Chemical composisi mengacu ke standard JIS G5111(SCMn2)
– Heat treatment : Tempering after normalizing
Normalizing 950 c & Tempering 650 c.
Actual Composisi : C 0.30, Si 0.48, Mn 1.02, S 0.03 & P 0.02.

Dan hasil tensile test result, ternyata kekuatan tariknya kurang dari standard. yang saya tanyakan apa yang menyebabkan masalah diatas pak…?? Mohon jawaban detailnya pak..

Trims Salam Foundry

6 10 2014
R. Widodo

Yth mas Amir

Mencermati komposisis aktual yang tercapai dan dengan asumsi proses pengambilan dan persiapan sampel sudah benar, seharusnya material Anda sudah tidak bermasalah. Hanya perlu saya ingatkan, bahwa material sejenis ini cukup sensitif terhadap perlakuan panas. Jadi untuk mendapatkan mechanical property sesuai dengan yang dinginkan, perlu proses heattretment yang proporsional.

Suhu 950 oC untuk proses normalishing sepertinya agak terlalu tinggi, untuk steel dengan C 0.3% coba di 900-920 oC, shingga Anda mendapatkan struktur austenit yang tidak terlalu besar. Selanjutnya Anda hanya tinggal menetapkan holding time yang sesuai dengan ketebalan benda/sampel uji untuk mendapatkan struktur yang homogen. Sedangkan tempering seharusnya hanya diberlakukan pada after hardening process serta tidak sampai suhu 650 oC (ini suhu proses rekristalisasi, diberlakukan pada proses after forming seperti forging dan roling). Kecuali bila Anda lakukan proses hardening (1210 oC controled atmosphere, air cooling), tempering dilakukan pada suhu 530 oC.

Semoga membantu.

13 10 2014
Amir JTS Foundry

Yth. Pak Widodo,

Makasih sangat membantu banget pak,

Oya pak terus untuk mengenai proses heat treatmentnya itu harus berkelanjutan tidak pak..? misalnya (a) sesudah normalishing langsung tempering atau (b) normalishing dulu satu hari dan hari berikutnya baru tempering. dari proses HT Versi a & b manakah yang menurut bapak benar…? dan apa pengaruh untuk hasil bendanya.?

Mohon pencerahannya pak..

13 10 2014
R. Widodo

Yth mas Amir

Saran sy, naikkan Mn sampai dengan 1.2% lalu normalishing dengan suhu pemanasan yang saya anjurkan, tidak usah temperig karena tidak dilakukan hardening. Strukturnya akan menjadi perlit halus.

Semoga membantu.

14 10 2014
Amir JTS Foundry

Yth. Pak Widodo,

Terima kasih banyak pak sangat membantu,
Baiklah saya akan lakukan trial kedua benda twist lock container (SCMn2) berdasarkan saran bapak.

Bravo Foundry..

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s




Follow

Get every new post delivered to your Inbox.

Join 77 other followers

%d bloggers like this: