Besi dan Baja

Besi dan Baja -  Pengertian Besi adalah logam yang berasal dari biji besi (tambang) yang banyak digunakan untuk kehidupan manusia sehari-hari. Dalam tabel periodik, besi mempunyai simbol Fe dan nomor atom 26. Besi juga mempunyai nilai ekonomis yang tinggi.

Di dunia ini mengandung begitu banyak unsur yang berbeda yang telah ditemukan manusia .Kurang lebih ada sekitar  70 unsur. Unsur tersebut adalah besi / logam. Logam / besi tersebut seperti emas, tembaga, dan timah . Sedangkan 20 persen unsur jenis material besi non-logam / besi, dan sisanya adalah unsur antara logam dan non-logam. Inilah beberapa diantaranya yang merupakan unsur-unsur logam / besi :

1. Alumunium

Ciri-ciri Alumunium : Ringan dan lembek. Dapat dibentuk menjadi logam campuran yang ringan dan kuat yang digunakan untuk kaleng minuman, badan pesawat, kertas alumunium keperluan dapur, dan kabel tegangan tinggi.

2. Tembaga
Ciri-ciri tembaga : Penghantar panas dan listrik yang baik. Digunakan untuk kabel dan pipa air.

3. Emas
Ciri-Ciri Emas : Lembek, amat berat dan mudah ditempa menjadi lempengan tipis. Tidak berkarat, dan seringkali digunakan untuk dijadikan sebagai perhiasan dan lapisan yang berkilau.

4. Timbal
Ciri-ciri Timbal : Lembek dan berat. Digunakan dalam bentuk lembaran untuk atap kedap air, dan beracun.

5.Magnesium
Ciri-ciri Magnesium : Dapat membentuk logam campuran yang ringan namun kuat bila dicampur dengan alumunium dan zink yang digunakan untuk membuat pesawat dan mobil. Magnesium murni dapat menghasilkan pijar putih yang cerah dan digunakan sebagai kembang api.

6. Air Raksa
Ciri-ciri Air Raksa : Cair pada suhu ruangan. Berat dan beracun. Digunakan dalam saklar suhu, pestisida dan termometer.

7. Nikel
Ciri-ciri Nikel : Tidak mudah bernoda atau berkarat dan bersifat magnetis. Digunakan sebagai campuran besi dan baja untuk membuatnya menjadi lebih kuat dan lebih tahan karat. Nikel juga digunakan untuk membuat uang logam

8. Platina
Ciri-ciri Platina : Mudah dibentuk. Tidak berkarat. Digunakan sebagai perhiasan dan katalisator pada knalpot untuk mengurangi polusi.

9. Perak
Ciri-ciri Perak : Terutama digunakan sebagai obyek hiasan dan fotografi. Lama-kelamaan bernoda bila terkena udara, menjadi buram, dan akhirnya menjadi hitam.

10. Timah
Ciri-ciri Timah : Tidak berkarat. Terutama digunakan sebagai pelapis untuk menghindarkan karat, dan juga dicampur dengan timbel untuk dibuat solder.

11. Tungsten
Ciri-ciri Tungsten : Kuat dan keras. Digunakan untuk kabel pijar pada bola lampu dan dalam baja khusus untuk membentuk ujung pemotong pada gergaji dan bor.

12. Uranium
Ciri-ciri Uranium : Logam radioaktif yang langka dan biasa digunakan untuk menghasilkan energi dalam reaktor nuklir.

13. Zink
Ciri-ciri Zink : Logam berwarna buram yang digunakan sebagai logam pelapis pada baja dengan cara menyepuh (galvanisasi) untuk menghindarkan karat.

• Jenis - jenis Besi :

1. Besi Kasar

Merupakan hasil pokok dari dapur tinggi yang berasal dari reaksi reduksi atas bijih besi dengan komposisi sebagai berikut :
- Karbon (C) = 3,85% (rata-rata)
- Mangan (Mn) = 0,9% (rata-rata)
- Phospor (P) = 0,9% (rata-rata)
- Belerang (S) = 0,025% (rata-rata)
- Silikon (Si) = 0,12% (rata-rata)
Sifat utama dari besi kasar adalah rapuh (getas). Sehingga hal ini perlu dilakukan pengolahan lebih lanjut dengan menggunakan dapur-dapur baja dan kupola.

Pig iron dapat dibedakan dalam dua macam, yakni :

a. Besi kasar putih : Berwarna putih (mengandung 2,3 ~ 3,5% C), bersifat getas dan keras, kandungan Mangan (Mn) masih cukup tinggi serta sulit ditempa.

b. Besi kasar kelabu : Berwarna kelabu (mengandung lebih dari 3,5% C), kandungan Si masih cukup tinggi, kekuatan tarik lebih rendah dari besi kasar putih, mudah dituang meskipun masih cukup getas. Besi kasar kelabu digolongkan menjadi : besi kasar kelabu muda yang mengandung 0,5 ~ 1% Si dengan butir-butir halus serta banyak dipakai sebagai bahan pembuat silinder mesin dan jenis yang kedua yakni besi kasar kelabu tua yang mengandung hingga 3% Si dengan butir-butir kasar serta tahan getaran.    

 2.Besi Beton

Besi beton diproduksi secara umum terdiri dari 3 jenis: besi beton permukaan polos (round bar), besi beton ulir (deformed bar) dan besi beton kanal u (shape). Bahan baku besi beton adalah billet, yang merupakan balok baja berukuran 100 x 100 mm, 110 x 110 mm, 120 x 120mm dengan panjang masing-masing sekitar 170 mm. Bahan baku dari billet sendiri adalah besi-besi tua, skrap, serta bahan penolong seperti kokas, grafit, lime, ferro alloys yang dilebur dengan berbagai metode. Bahan penolong tadi digunakan untuk mendapatkan unsur carbon (C), Si (silicon), Mn (Mangan) yang akan sangat berpengaruh pada qualitas besi beton.

Mutu besi beton yang baik adalah yang memiliki kekuatan tarik (standard yield strength / Ys) minimal 24 kg / mm2. Kadar carbon berpengaruh besar kepada sifat mekanik dari besi beton. Kadar carbon yang terlalu besar akan membuat besi beton menjadi lebih getas dan akan meningkatkan kekerasan dan kekuatan tarik tetapi keuletannya cenderung menurun. Kadar unsur silikon berpengaruh terhadap struktur mikro besi beton. Kadar silikon yang rendah mengakibatkan besi menjadi kropos. Kadar unsur mangan berpengaruh besar pada keuletan besi beton. Unsur mangan yang terlalu banyak dapat meningkatkan keuletan tetapi mengurangi kekerasan.

• Proses pembuatan  Besi :

Pengertian Baja

Baja adalah logam paduan, logam besi sebagai unsur dasar dengan karbon sebagai unsur paduan utamanya. Kandungan unsur karbon dalam baja berkisar antara 0.2% hingga 2.1% berat sesuai grade-nya. Fungsi karbon dalam baja adalah sebagai unsur pengeras dengan mencegah dislokasi bergeser pada kisi kristal (crystal lattice) atom besi. Baja karbon ini dikenal sebagai baja hitam karena berwarna hitam, banyak digunakan untuk peralatan pertanian misalnya sabit dan cangkul.

• Jenis-jenis Baja

Baja di kelompokan menjadi 2 : 

1.Baja Karbon (carbon steel) 

a. Baja karbon rendah (low carbon steel)
( Sifatnya mudah ditempa dan mudah di mesin Penggunaannya )

b. Baja karbon menengah (medium carbon steel )
( Kekuatan lebih tinggi daripada baja karbon rendah dan sifatnya sulit untuk dibengkokkan, dilas, dipotong )

c. Baja karbon tinggi (high carbon steel)
( Sifatnya sulit dibengkokkan, dilas dan dipotong )

2.Baja Paduan (Alloy steel)
Sengaja di padukan untuk meningkatkan fungsi pada baja disesuaikan dengan kebutuhan seperti :

a. Untuk menaikkan sifat mekanik baja (kekerasan, keliatan, kekuatan tarik dan sebagainya).

b. Untuk menaikkan sifat mekanik pada temperatur rendah.

c. Untuk meningkatkan daya tahan terhadap reaksi kimia (oksidasi dan reduksi).

d. Untuk membuat sifat-sifat spesial .

Karena baja adalah produk yang melalui suatu proses terlebih dahulu, maka ada material yang harus menjadi bahan baku dalam pembuatannya. Bahan baku untuk pembuatan baja ini adalah bijih besi. secara umum, ada 3 jenis bijih besi yang umum digunakan, yaitu:

1.Bijih Besi Primer

Umumnya berupa bijih hematite (Fe₂O₃) atau magnetite (Fe₃O₄) atau campuran diantara keduanya. Kandungan Fe nya bervariasi (tinggi dan rendah). Jenis bijih besi primer ini merupakan bahan baku utama untuk memproduksi besi dunia. Di Indonesia, bijih besi primer ada di Aceh, Sumbar, Bengkulu, Lampung, Kalbar, Kalsel.

2.Bijih Besi Laterit

Jenis batuan ini berupa goethite dan limonite. Kadar Fe sekitar 40-58% karena mengandung air kristal. Di Indonesia, terdapat di Pulau Sebuku, Gunung Kukusan (Kalsel), Pomala, Halmahera, dll.

3.Pasir Besi

Jenis batuannya adalah Titanomagnetite dan bersifat magnet kuat. Kandungan Fe sekitar 59%. Pengolahan bijih sampai menjadi besi baja secara komersial sudah dilakukan di New Zealand dan China.

• Potensi Besi di Indonesia :

• Proses pembuatan Baja