Baja ada dimana-mana. Lihatlah beberapa benda yang ada di ruangan tempat Anda duduk saat ini, dan dijamin ada baja di beberapa benda di sekitar Anda. Sulit membayangkan dunia tanpa baja.
Kami pikir ada baiknya membantu orang-orang belajar lebih banyak tentang baja: dari mana asalnya, cara pembuatannya, berbagai jenis pilihan baja dan, tentu saja, semua kegunaan baja yang berbeda. Baik itu pipa baja, batangan baja, atau pelat baja, kami mengandalkan produsen untuk menyediakan produk dengan kekuatan yang hampir mustahil.
Apa itu baja?
Besi adalah mineral yang paling banyak tersedia dan tersebar di seluruh inti dan mantel bumi, meskipun dalam bentuk murninya sangat lunak dan perlu dioksidasi menjadi oksida besi. Kekuatan dan daya tahan yang buruk dari bentuk ini membuat penggunaan besi menjadi sangat sulit. Untuk meningkatkan sifat-sifat ini, hingga 2% karbon ditambahkan ke besi murni, menghasilkan zat yang sangat tahan lama dan keras yang disebut baja.
Karena kekuatan dan kekuatan tariknya yang besar, baja digunakan untuk memproduksi segala sesuatu mulai dari jarum jahit hingga kapal tanker minyak, serta peralatan yang diperlukan untuk memproduksinya. Namun, jenis logam lain sering kali ditambahkan ke baja untuk mendapatkan kualitas yang berbeda tergantung pada tujuan penggunaan.
Penambahan logam ini sejauh ini telah menghasilkan 3.500 variasi baja yang berbeda, masing-masing dengan karakteristik dan sifat struktural, kimia dan fisik yang berbeda. Yang lebih mengejutkan lagi adalah fakta bahwa lebih dari 75% variasi ini diperkenalkan dalam dua dekade terakhir untuk memenuhi permintaan industri yang berkembang pesat.
Berbagai jenis baja
Mari kita jelajahi jenis baja yang paling umum digunakan, sifat khasnya, dan kegunaannya. Ada 14 jenis baja utama, dengan beberapa subkategori dalam kategorinya.
1. Baja karbon
Sebagian besar baja di dunia adalah bentuk baja karbon. Ini terdiri dari besi, karbon, dan sejumlah elemen paduan lainnya. Sebagai elemen paduan utama baja karbon, karbon menyumbang sekitar 90% dari seluruh produksi baja.
Ini membantu menciptakan logam yang lebih kuat dan lebih kaku. Hal ini karena atom-atom yang ada dalam karbon memungkinkannya bergerak melalui kisi kristal besi, sedikit mendistorsi kisi tersebut dan mengisi celah di antara atom-atom logam.
Mengingat karakteristik ini, produk baja karbon yang dihasilkan sangatlah keras. Yang menentukan resistensi ini adalah jumlah karbon yang ada, yang selanjutnya mengklasifikasikannya menjadi tiga kategori:
A) Baja karbon tinggi
Baja karbon tinggi biasanya mengandung antara 0,61% dan 1,5% karbon, menghasilkan baja yang kuat, rapuh, dan keras. Untuk meningkatkan ketahanan ausnya, ia menjalani perlakuan panas yang sesuai. Selain digunakan untuk kabel dan pegas berkekuatan tinggi, ini juga merupakan bahan yang berguna untuk memproduksi mesin penyerap goncangan.
B) Baja karbon sedang
Varian ini memiliki kandungan karbon 0,31% hingga 0,6%, menghasilkan baja yang sedikit ulet dengan kekuatan tarik lebih tinggi dibandingkan baja karbon rendah. Untuk mengeraskannya biasanya dilakukan dengan tempering, yaitu salah satu bentuk perlakuan panas.
Karena sangat mudah dibentuk dan dapat dibentuk menjadi berbagai macam bentuk dan ukuran, jenis ini adalah yang paling banyak digunakan dari ketiganya. Dari gedung pencakar langit hingga pagar, jembatan, dan rumah, Anda akan melihatnya digunakan di mana-mana.
C) Baja karbon rendah
Baja karbon rendah (atau baja ringan) mengandung hingga 0,3% karbon. Meskipun menawarkan kelenturan dan keuletan yang tinggi, baja karbon rendah memiliki ciri kekuatan tarik yang rendah, yang dapat ditingkatkan melalui proses pengerolan dingin.
Ini terdiri dari baja yang digulung antara dua rol yang dipoles di bawah kondisi tekanan tinggi. Di antara kegunaannya yang paling umum adalah produksi lembaran, kotak, tabung, rantai, kabel, kotak, paku keling, rangka kendaraan, dll.
2. Baja paduan
Baja paduan terdiri dari sejumlah logam berbeda selain besi. Penambahan ini membantu memanipulasi sifat baja untuk melayani aplikasi tertentu. Logam seperti aluminium, nikel, silikon, kromium, mangan, titanium dan tembaga digunakan sampai batas tertentu.
Penggunaan logam-logam ini menghasilkan karakteristik yang tidak ditemukan pada baja karbon. Perubahan yang diinginkan terjadi pada kekuatan baja, kemampuan bentuk, ketahanan korosi, keuletan, dan kemampuan mengeras. Baja paduan sering digunakan untuk membuat pipa, suku cadang kendaraan bermotor, pembangkit listrik, trafo, dan motor listrik.
Baja paduan umumnya memberikan respons yang lebih baik terhadap berbagai jenis perlakuan dan digunakan dalam industri yang lebih terspesialisasi, seperti peralatan rumah tangga, pembuatan kapal, dan otomotif. Bentuknya bisa lebih kuat atau lebih mudah disentuh, yang memiliki ketahanan tinggi terhadap oksidasi, atau yang lebih cocok untuk pengelasan.
A) Baja paduan rendah
Baja paduan rendah adalah sekelompok logam besi yang digabungkan untuk meningkatkan sifat mekanik keseluruhan suatu material, yang biasanya jauh lebih kuat daripada baja karbon biasa.
Unsur-unsur seperti molibdenum, nikel dan kromium ditambahkan untuk meningkatkan keuletan dan kekerasan material, yang jika tidak maka akan jauh lebih lemah dan lembut. Baja paduan rendah sering digunakan untuk pembuatan lembaran logam, suku cadang otomotif, dan bentuk struktural.
B) Baja paduan tinggi
Baja paduan tinggi terdiri dari berbagai logam besi yang digabungkan dengan elemen paduan untuk menciptakan fase tertentu dan menstabilkannya. Paduan baja tahan karat adalah baja paduan tinggi.
Berkat unsur-unsur seperti nikel dan molibdenum, baja paduan tinggi memiliki kemampuan untuk menjadi sangat kuat dan sangat tahan terhadap korosi.
Tergantung pada kombinasi elemen paduannya, baja paduan mempunyai banyak variasi yang berbeda. Kami telah mengumpulkan jenis yang paling sering digunakan:
3. Baja tungsten
Tungsten, juga dikenal sebagai tungsten, pada dasarnya adalah logam keperakan kusam yang memiliki titik leleh tertinggi dari semua jenis logam dalam bentuknya yang paling murni. Yang membedakannya dari jenis logam lainnya adalah ketahanan dan kemampuannya menahan suhu tinggi. Karena karakteristik ini, paduan baja yang berbeda menggunakan logam ini untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi dan keausan.
Selain itu, nozel mesin roket menggunakan baja tungsten untuk mencapai ketahanan panas yang tinggi. Jika digabungkan dengan kobalt, nikel dan besi, baja tungsten dapat digunakan untuk membuat bilah turbin untuk berbagai jenis pesawat terbang. Selain itu, banyak mesin dan perkakas lain memerlukan ketahanan panas yang tinggi, itulah sebabnya mereka menggunakan baja tungsten.
4. Baja nikel
Paduan baja nikel adalah salah satu paduan baja yang paling banyak digunakan di seluruh dunia. Selain kandungan nikelnya yang tinggi, sekitar 3,5%, ia juga mengandung sekitar 0,35% karbon. Keistimewaannya adalah penambahan nikel memperkuat baja struktural tanpa penurunan keuletan yang proporsional. Peningkatan ketangguhan ini membantu menahan patah yang dapat disebabkan oleh benturan, benturan, dan beban tinggi.
Selanjutnya, setelah pendinginan, nikel menurunkan nilai distorsi baja. Baja nikel menawarkan respons yang luar biasa terhadap perlakuan panas, karena penambahan nikel mengurangi suhu baja, sehingga ideal untuk perlakuan panas.
5. Baja mangan
Baja mangan merupakan baja pengerasan kerja yang memiliki kandungan mangan 11% hingga 14%. Karena karakteristik pengerasan kerja dan ketahanan ausnya yang sangat baik, baja mangan digunakan dalam pembuatan rel kereta api yang rumit. Aplikasi lainnya saat ini adalah bucket sekop, kabin peledakan tembakan, pengikis, pelat pengaman anti-bor, dll.
6. Baja vanadium
Baja vanadium dikenal karena sifat ketahanannya terhadap korosi serta kemampuannya dalam menyerap benturan. Selain digunakan untuk tabung dan saluran yang membawa bahan kimia, baja vanadium digunakan dalam bentuk lapisan tipis untuk mengikat titanium ke baja dalam aplikasi luar angkasa.
Hanya 1% vanadium dan kromium yang cukup untuk mencapai ketahanan terhadap guncangan dan getaran, sehingga ideal untuk aplikasi otomotif.
7. Baja krom
Penambahan kromium menurunkan laju pendinginan kritis dan meningkatkan ketahanan kupas, ketahanan aus, dan ketahanan suhu tinggi pada baja. Hal ini terutama digunakan untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi. Dengan elastisitas dan kekuatan tarik yang tinggi, baja kromium sering digunakan untuk membuat mesin dan suku cadang mobil, penghancur batu, dan brankas.
8. Krom-baja vanadium
Baja kromium-vanadium menggunakan kromium dan vanadium, yang menggabungkan karakteristik masing-masing. Dengan kekuatan tarik yang sangat tinggi, baja mudah dipotong namun tidak rapuh. Kegunaannya yang paling umum adalah roda gigi, gandar, batang penghubung, rangka kendaraan, dll.
9. Baja silikon
Dalam hal gaya magnet, baja silikon adalah material terpenting yang digunakan saat ini. Meskipun sejumlah kecil baja silikon digunakan dalam transformator pulsa dan relai kecil, aplikasi seperti motor besar dan generator menggunakan banyak sekali baja silikon.
Di antara sifat-sifatnya, pengurangan saturasi, resistivitas, magnetostriksi, dan anisotropi magnetokristal sangat dihargai. Dengan penambahan silikon hanya 1 hingga 2%, baja ini paling banyak digunakan untuk menghasilkan magnet permanen.
10. Baja molibdenum
Sebagai bahan paduan yang berharga untuk baja, molibdenum membantu meningkatkan ketangguhan baja, kemampuan las, dan ketahanan terhadap korosi. Hal ini membuatnya ideal untuk digunakan pada baja struktural dan oleh karena itu banyak digunakan dalam aplikasi lingkungan laut. Pipa minyak dan gas serta bantalan bola juga menggunakan baja molibdenum.
11. Baja kobalt
Paduan kobalt menawarkan ketahanan yang sangat besar terhadap korosi, keausan, suhu tinggi, dan sifat magnetik. Beberapa aplikasi kobalt yang paling sulit adalah bilah dan sendok turbin gas. Namun baja jenis ini lebih umum digunakan untuk membuat alat pemotong.
12. Baja aluminium
Penambahan aluminium membantu menggabungkan kemampuan memantulkan panas. Dengan kepadatan sekitar sepertiga dari baja aluminium, baja ini digunakan dalam aplikasi yang mengutamakan bobot rendah dan kekuatan tinggi.
Oleh karena itu, baja aluminium banyak digunakan untuk pembuatan sistem pembuangan sepeda motor dan mobil. Selain industri otomotif, baja aluminium digunakan dalam berbagai cara dalam pembangkit listrik, arsitektur, penyiapan makanan, pengemasan, aplikasi transmisi listrik, dll.
13. Baja perkakas
Baja perkakas adalah jenis baja yang digunakan untuk memproduksi berbagai jenis perkakas yang digunakan untuk berbagai keperluan, termasuk perkakas tumbuk, perkakas pemotong seperti perkakas pembuat pisau, dan lain-lain. Mereka terbuat dari paduan logam seperti tungsten, kobalt, molibdenum dan vanadium dalam jumlah yang bervariasi. Mereka tidak hanya keras dan tahan lama, tetapi juga sangat tahan panas.
Tergantung pada jenis perkakas yang akan diproduksi, kualitas baja perkakas berbeda-beda, sehingga menimbulkan banyak varian dalam kategori baja perkakas:
A) Baja perkakas tahan benturan
Seperti namanya, varian baja perkakas ini dirancang untuk memberikan ketahanan benturan tinggi pada tingkat suhu berbeda. Dengan kandungan karbon, silikon, dan molibdenum yang rendah, bahan ini bersifat abrasif dan cukup tahan. Baja ini terutama digunakan untuk membuat perkakas seperti obeng, pelubang, pahat, dan perkakas yang digunakan untuk memukau.
B) Baja perkakas tujuan khusus
Baja perkakas ini dirancang khusus untuk mencapai kekerasan dan kelenturan sedang, menggunakan baja paduan rendah mutunya. Mereka sering digunakan untuk membuat kunci pas, baut dan keran ulir.
C) Baja perkakas panas
Baja perkakas pekerjaan panas digunakan untuk memproduksi perkakas yang memerlukan ketahanan panas tinggi dalam jangka waktu lama, seperti yang digunakan dalam penempaan, ekstrusi, pelubangan, pengecoran, dan bilah pemotong panas.
D) Baja perkakas pengerasan air
Sebagai jenis yang paling murah, baja perkakas pengerasan air adalah yang paling umum digunakan dalam produksi perkakas. Untuk menambah kekerasan pada benda atau perkakas, baja ini dipadamkan dengan air. Dengan ketahanan yang tinggi terhadap keausan permukaan, baja ini sering digunakan untuk membuat kikir, pemotong, palu, pisau dan barang serupa.
E) Baja perkakas berkecepatan tinggi
Baja perkakas berkecepatan tinggi terdiri dari paduan baja tungsten, molibdenum, dan vanadium. Komponen-komponen ini keras dan mempertahankan kekerasannya ketika terkena suhu tinggi, membantu menghasilkan baja yang sempurna untuk mesin berkecepatan tinggi seperti bor, reamer, gergaji, pelubang, keran, dll.
F) Baja perkakas dingin
Varian baja perkakas ini mengandung kandungan kromium yang tinggi untuk mencapai sifat distorsi yang rendah selama pengerasan, yang dapat dilakukan dengan menggunakan udara atau minyak. Fitur ini membuat perkakas yang dihasilkan tidak mudah retak. Menjadi baja yang sangat kuat, baja perkakas dingin sangat ideal untuk membuat bilah pisau, cetakan stempel, perkakas pembuatan koin, dll.
G) Cetakan baja
Baja cetakan menggunakan baja karbon untuk membuat cetakan injeksi dan kompresi untuk plastik. Selain itu, aplikasi umum lainnya adalah zinc die casting.
14. Baja tahan karat
Meskipun baja tahan karat terdiri dari beberapa paduan logam, kromium merupakan unsur utama dan menyumbang antara 10 dan 20% dari total komposisi baja. Sebelumnya dikenal sebagai baja "Tanpa Karat", baja tahan karat sangat populer karena tampilannya dan ketahanannya yang tinggi terhadap karat. Tepatnya, baja ini kira-kira 200 kali lebih tahan terhadap oksidasi dibandingkan jenis baja lainnya, terutama bila jumlah kromiumnya lebih besar dari 11%.
Karena kemampuan ketahanan korosinya yang tinggi, baja tahan karat merupakan jenis baja yang paling mahal. Menjadi jenis yang sangat tahan lama, baja tahan karat mampu menahan keausan yang terjadi dalam penggunaan sehari-hari. Untuk lebih meningkatkan ketahanannya terhadap goresan dan korosi, lapisan krom yang tidak terlihat berfungsi untuk mencegah oksidasi. Komponen logam lain dari baja tahan karat adalah molibdenum dan nikel.
Tergantung pada aplikasinya, ukuran dan kualitas baja tahan karat bisa berbeda, dan bisa berbentuk lembaran, batangan, tabung, pelat, dan kabel. Tergantung pada struktur kristal dan sifat mekanik baja tahan karat, baja tahan karat dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis:
A) Baja tahan karat feritik
Baja feritik mengandung sekitar 12-17% kromium, hingga 0,1% karbon, sisa nikel dan logam paduan lainnya dalam jumlah kecil seperti aluminium, molibdenum dan titanium. Baja feritik bersifat keras, kuat, dan bersifat magnetis, serta dapat diperkuat lebih lanjut dengan pengerjaan dingin. Namun, bahan ini tidak bereaksi terhadap perlakuan panas, sehingga tidak dapat dikeraskan menggunakan teknik ini.
B) Baja tahan karat austenitik
Baja austenitik memiliki kandungan kromium yang jauh lebih tinggi dibandingkan baja tahan karat. Kandungan kromium pada baja jenis ini bisa mencapai 18%, sedangkan unsur lainnya adalah nikel sebanyak 8% dan karbon sebanyak 0,8%. Meskipun baja austenitik tidak bereaksi terhadap perlakuan panas, baja ini populer karena sifat non-magnetiknya, menjadikan baja ini salah satu yang paling banyak digunakan di dunia. Beberapa kegunaan yang umum adalah pipa produksi, peralatan pengolahan makanan, dan peralatan dapur.
C) Baja tahan karat martensit
Terdiri dari antara 11 dan 17% kromium, baja martensit mengandung sekitar 1,2% karbon dan kurang dari 0,4% nikel. Baja martensit tidak hanya merespon perlakuan panas, tetapi juga memiliki sifat magnetis. Instrumen gigi dan bedah, pisau, bilah dan alat pemotong lainnya menggunakan baja tahan karat martensit.
D) Baja tahan karat dupleks
Baja dupleks hanyalah kombinasi baja feritik dan austenitik, sehingga menghasilkan baja yang jauh lebih kuat dibandingkan keduanya saja. Tidak hanya dapat dilas, tetapi juga tahan korosi. Namun, magnetnya tidak kuat.
E) Baja tahan karat pengerasan presipitasi
Baja ini terdiri dari 17% kromium dan 4% nikel, sehingga menghasilkan berbagai jenis baja yang dikeraskan. Selain itu, logam lain ditambahkan dalam jumlah yang bervariasi, seperti aluminium, tembaga, dan niobium. Jenis ini dapat dicetak menjadi berbagai bentuk, sehingga ideal untuk digunakan pada komponen mesin dan wadah limbah nuklir. Ia juga menawarkan ketahanan korosi sedang.
