Pengaruh Unsur Paduan pada Baja

Pengaruh unsur-unsur paduan dalam baja adalah sebagai berikut:

Silisium (Si), terkandung dalam jumlah kecil di dalam semua bahan besi dan dibubuhkan dalam jumlah yang lebih besar pada jenis-jenis istimewa. Meningkatkan kekuatan, kekerasan, kekenyalan, ketahanan aus, ketahanan terhadap panas dan karat, dan ketahanan terhadap keras. Tetapi menurunkan regangan, kemampuan untuk dapat ditempa dan dilas.
Mangan (Mn), meningkatkan kekuatan, kekerasan, kemampuan untuk dapat di temper menyeluruh, ketahanan aus, penguatan pada pembentukan dingin, tetapi menurunkan kemampuan serpih.
Nikel (Ni), meningkatkan keuletan, kekuatan, pengerasan menyeluruh, ketahanan karat, tahanan listrik (kawat pemanas), tetapi menurunkan kecepatan pendinginan regangan panas.
Krom (Cr), meningkatkan kekerasan, kekuatan, batas rentang ketahanan aus, kemampuan diperkeras, kemampuan untuk dapat ditemper menyeluruh, ketahanan panas, kerak, karat dan asam, pemudahan pemolesan, tetapi menurunkan regangan (dalam tingkat kecil).
Molibdenum (Mo), meningkatkan kekuatan tarik, batas rentang, kemampuan untuk dapat ditemper menyeluruh, batas rentang panas, ketahanan panas dan batas kelelahan, suhu pijar pada perlakuan panas, tetapi menurunkan regangan, kerapuhan pelunakan.
Kobalt (Co), meningkatkan kekerasan, ketahanan aus, ketahanan karat dan panas, daya hantar listrik dan kejenuhan magnetis.
Vanadium (V), meningkatkan kekuatan, batas rentang, kekuatan panas, dan ketahanan lelah, suhu pijar pada perlakuan panas, tetapi menurunkan kepekaan terhadap sengatan panas yang melewati batas pada perlakuan panas.
Wolfram (W), meningkatkan kekerasan, kekuatan, batas rentang, kekuatan panas, ketahanan terhadap normalisasi dan daya sayat, tetapi menurunkan regangan.
Titanium (Ti), memiliki kekuatan yang sama seperti baja, mempertahankan sifatnya hingga 400 C, karena itu merupakan kawat las.

Berdasarkan persentase paduannya:

Baja paduan rendah. Bila jumlah unsur tambahan selain karbon lebih kecil dari 8% (menurut Degarmo). Sumber lain, misalnya Smith dan Hashemi menyebutkan 4%), misalnya : suatu baja terdiri atas 1,35%C; 0,35%Si; 0,5%Mn; 0,03%P; 0,03%S; 0,75%Cr; 4,5%W [Dalam hal ini 6,06%<8%]>
Baja paduan tinggi

Bila jumlah unsur tambahan selain karban lebih dari atau sama dengan 8% (atau 4% menurut Smith dan Hashemi), misalnya : baja HSS (High Speed Steel) atau SKH 53 (JIS) atau M3-1 (AISI) mempunyai kandungan unsur : 1,25%C; 4,5%Cr;

Berdasarkan jumlah komponennya:

Baja tiga komponen

Terdiri satu unsur pemadu dalam penambahan Fe dan C.

Baja empat komponen atau lebih

Terdiri dua unsur atau lebih pemadu dalam penambahan Fe dan C. Sebagai contoh baja paduan yang terdiri: 0,35% C, 1% Cr,3% Ni dan 1% Mo.

Berdasarkan strukturnya:

Baja pearlit (sorbit dan troostit). Unsur-unsur paduan relatif kecil maximum 5% Baja ini mampu dimesin, sifat mekaniknya meningkat oleh heat treatment (hardening &tempering)

Baja martensit

Unsur pemadunya lebih dari 5 %, sangat keras dan sukar dimesin

Baja austenit

Terdiri dari 10 – 30% unsur pemadu tertentu (Ni, Mn atau CO) Misalnya : Baja tahan karat (Stainless steel), nonmagnetic dan baja tahan panas (heat resistant steel).

Baja ferrit

Terdiri dari sejumlah besar unsur pemadu (Cr, W atau Si) tetapi karbonnya rendah. Tidak dapat dikeraskan.

Karbid atau ledeburit

Terdiri sejumlah karbon dan unsur-unsur pembentuk karbid (Cr, W, Mn, Ti, Zr).

Berdasarkan penggunaan dan sifat-sifatnya

Baja konstruksi (structural steel)

Dibedakan lagi menjadi tiga golongan tergantung persentase unsur pemadunya, yaitu baja paduan rendah (maksimum 2 %), baja paduan menengah (2- 5 %), baja paduan tinggi (lebih dari 5 %). Sesudah di-heat treatment baja jenis ini sifat-sifat mekaniknya lebih baik dari pada baja karbon biasa.

Baja perkakas (tool steel)

Dipakai untuk alat-alat potong, komposisinya tergantung bahan dan tebal benda yang dipotong/disayat,kecepatan potong, suhu kerja. Baja paduan jenis ini dibedakan lagi menjadi dua golongan, yaitu baja perkakas paduan rendah (kekerasannya tak berubah hingga pada suhu 250 °C) dan baja perkakas paduan tinggi (kekerasannya tak berubah hingga pada suhu 600°C). Biasanya terdiri dari 0,8% C, 18% W, 4% Cr, dan 1% V, atau terdiri dari 0,9% C, 9 W, 4% Cr dan 2-2,5% V.

Baja dengan sifat fisik khusus

Dibedakan lagi menjadi tiga golongan, yaitu baja tahan karat (mengandung 0,10,45% C dan 12-14% Cr), baja tahan panas (yang mengandung 12-14% Cr tahan hingga suhu 750-800oC, sementara yang mengandung 15-17% Cr tahan hingga suhu 850-1000oC),dan baja tahan pakai pada suhu tinggi (ada yang terdiri dari 23-27% Cr, 18-21% Ni, 23% Si, ada yang terdiri dari 13-15% Cr, 13-15% Ni, yang lainnya terdiri dari 2-2,7%W, 0,25-0,4% Mo, 0,4-0,5% C).

Baja paduan istimewa

Baja paduan istimewa lainnya terdiri 35-44% Ni dan 0,35% C,memiliki koefisien muai yang rendah yaitu :

Invar : memiliki koefisien muai sama dengan nol pada suhu 0 – 100 °C, digunakan untuk alat ukur presisi.
Platinite : memiliki koefisien muai seperti glass, sebagai pengganti platina.
Elinvar : memiliki modulus elastisitet tak berubah pada suhu 50°C sampai 100°C. Digunakan untuk pegas arloji dan berbagai alat ukur fisika.

Baja Paduan dengan Sifat Khusus

Baja Tahan Karat (Stainless Steel)

Sifatnya antara lain:

Memiliki daya tahan yang baik terhadap panas, karat dan goresan/gesekan
Tahan temperature rendah maupun tinggi
Memiliki kekuatan besar dengan massa yang kecil
Keras, liat, densitasnya besar dan permukaannya tahan aus.
Tahan terhadap oksidasi
Kuat dan dapat ditempa
Mudah dibersihkan
Mengkilat dan tampak menarik
High Strength Low Alloy Steel (HSLA)

Sifat dari HSLA adalah memiliki tensile strength yang tinggi, anti bocor, tahan terhadap abrasi, mudah dibentuk, tahan terhadap korosi, ulet, sifat mampu mesin yang baik dan sifat mampu las yang tinggi (weldability). Untuk mendapatkan sifat-sifat di atas maka baja ini diproses secara khusus dengan menambahkan unsur-unsur seperti: tembaga (Cu), nikel (Ni), Chromium (Cr), Molybdenum (Mo), Vanadium (Va) dan Columbium.

Baja Perkakas (Tool Steel)

Sifat-sifat yang harus dimiliki oleh baja perkakas adalah tahan pakai, tajam atau mudah diasah, tahan panas, kuat dan ulet. Kelompok dari tool steel berdasarkan unsur paduan dan proses pengerjaan panas yang diberikan antara lain:

– Later hardening atau carbon tool steel (ditandai dengan tipe W oleh AISI), Shock resisting (Tipe S), memiliki sifat kuat dan ulet dan tahan terhadap beban kejut dan repeat loading.Banyak dipakai untuk pahat, palu dan pisau.

– Cool work tool steel, diperoleh dengan proses hardening dengan pendinginan yang berbeda-beda. Tipe O dijelaskan dengan mendinginkan pada minyak sedangkan tipe Adan D didinginkan di udara. – Hot Work Steel (tipe H), mula-mula dipanaskan hingga(300 – 500) ºC dan didinginkan perlahan-lahan, karena baja ini banyak mengandungtungsten dan molybdenum sehingga sifatnya keras.

– High speed steel (tipe T dan M), merupakan hasil paduan baja dengan tungsten dan molybdenum tanpa dilunakkan. Dengan sifatnya yang tidak mudah tumpul dan tahanpanas tetapi tidak tahan kejut.

– Campuran carbon-tungsten (tipe F), sifatnya adalah keras tapi tidak tahan aus dan tidakcocok untuk beban dinamis serta untuk pemakaian pada temperatur tinggi.

Klasifikasi lain antara lain :

Menurut penggunaannya: