Klasifikasi Logam dan Paduannya

Logam dan paduannya adalah salah satu matrial teknik yang porsinya paling banyak diperlukan dalam kegunaan Teknik. Jika diperhatikan komponen mesin, maka sebagian besar sekitar 80% dan bahkan lebih terbuat dari logam. Selebihnya digunakan material non logam seperti keramik, glass, polimer dan bahkan material maju seperti komposit.

Material Logam dikelompokan menjadi dua yaitu

1. Logam Besi (ferrous)

Logam adalah unsur kimia yang mempunyai sifat-sifat kuat, keras, penghantar listrik dan panas, serta mempunyai titik cair tinggi. Bijih logam ditemukan dengan cara penambangan yang terdapat dalam keadaan murni atau bercampur.

2. Logam Non Besi (Non Ferrous)

Logam non besi merupakan semua unsur logam yang komposisi utamanya bukan besi. Logam non besi juga sering digunakan walaupun pada umumnya jarang sekali di industri. Itu karena Logam besi lebih banyak dipakai semua industri.

Logam Besi (Ferrous) juga terdiri menjadi dua yaitu;

A. Baja (Steel)

Baja paduan adalah baja paduan dengan berbagai elemen dalam jumlah total antara 1,0% dan 50% berat untuk meningkatkan sifat mekanik. Baja Paduan dipecah menjadi dua kelompok:

1). Baja paduan rendah (low alloy steel)

Baja paduan rendah biasanya digunakan untuk mencapai hardenability lebih baik, yang pada gilirannya akan meningkatkan sifat mekanis lainnya. Mereka juga digunakan untuk meningkatkan ketahanan korosi dalam kondisi lingkungan tertentu. Dengan menengah ke tingkat karbon tinggi, baja paduan rendah sulit untuk las. Menurunkan kandungan karbon pada kisaran 0,10% menjadi 0,30%, bersama dengan beberapa pengurangan elemen paduan, meningkatkan weldability dan sifat mampu bentuk baja dengan tetap menjaga kekuatannya. Seperti logam digolongkan sebagai baja paduan rendah kekuatan tinggi.

Baja paduan rendah dikelompokan menjadi 3 yaitu:

a). Baja Karbon Rendah (low carbon steel)

Baja ini dengan komposisi karbon kurang dari 2%. Fasa dan struktur mikronya adalah ferrit dan perlit. Baja ini tidak bisa dikeraskan dengan cara perlakuan panas (martensit) hanya bisa dengan pengerjaan dingin. Sifat mekaniknya lunak, lemah dan memiliki keuletan dan ketangguhan yang baik. Serta mampu mesin (machinability) dan mampu las nya (weldability) baik.

b). Baja Karbon Sedang ( medium carbon steel)

Baja Mil memiliki komposisi karbon antara 0,2%-0,5% C (berat). Dapat dikeraskan dengan perlakuan panas dengan cara memanaskan hingga fasa austenit dan setelah ditahan beberapa saat didinginkan dengan cepat ke dalam air atau sering disebut quenching untuk memperoleh fasa ang keras yaitu martensit. Baja ini terdiri dari baja karbon sedang biasa (plain) dan baja mampu keras. Kandungan karbon yang relatif tinggi itu dapat meningkatkan kekerasannya. Namun tidak cocok untuk di las, dengan kata lain mampu las nya rendah. Dengan penambahan unsur lain seperti Cr, Ni, dan Mo lebih meningkatkan mampu kerasnya. Baja ini lebih kuat dari baja karbon rendah dan cocok untuk komponen mesin, roda kereta api, roda gigi (gear), poros engkol (crankshaft) serta komponen struktur yang memerlukan kekuatan tinggi, ketahanan aus, dan tangguh.

c). Baja Karbon Tinggi (high carbon steel)

Baja karbon tinggi memiliki komposisi antara 0,6- 1,4% C (berat). Kekerasan dan kekuatannya sangat tinggi, namun keuletannya kurang. baja ini cocok untuk baja perkakas, dies (cetakan), pegas, kawat kekuatan tinggi dan alat potong yang dapat dikeraskan dan ditemper dengan baik. Baja ini terdiri dari baja karbon tinggi biasa dan baja perkakas. Khusus untuk baja perkakas biasanya mengandung Cr, V, W, dan Mo. Dalam pemaduannya unsur-unsur tersebut bersenyawa dengan karbon menjadi senyawa yang sangat keras sehingga ketahanan aus sangat baik.

2). Baja Paduan Tinggi (high alloy steel)

Baja paduan tinggi terdiri dari baja tahan karat atau disebut dengan stainless steel dan baja tahan panas.

Baja ini memiliki ketahanan korosi yang baik, terutama pada kondisi atmosfer. Unsur utama yang meningkatkan korosi adalah Cr dengan komposisi paling sedikit 11%(berat). Ketahanan korosi dapat juga ditingkatkan dengan penambahan unsur Ni dan Mo. Baja tahan karat dibagi menjadi tiga kelas utama yaitu jenis martensitik, feritik, dan austenitik. jenis martensitik dapat dikeraskan dengan menghasilkan fasa martensit. baja tahan karat austenitik memiliki fasa y (austenit) FCC baik pada temperatur tinggi hingga temperatur kamar. Sedangkan jenis feritik terdiri dari fasa ferrit (a) BCC. Untuk jenis austenitik dan feritik dapat dikeraskan dengan pengerjaan dingin (cold working). Jenis Feritik dan Martensitik bersifat magnetis sedangkan jenis austenitik tidak magnetis.

B. Besi Cor (cast iron)

Besi cor adalah kelompok paduan besi memiliki kadar karbon diatas 1,7%(berat). Biasanya berkisar antara 3-4,43% C(berat). Dikarnakan elemen utamanya selain C dan Si juga ada elemen-elemen pemadu lainnya seperti Mn, S, P, Mg dan lain-lain dalam jumlah yang sedikit. Sifatnya sangat getas namun mampu cornya baik dibanding baja. Titik cairnya lebih rendah, ketahanan korosinya lebih baik, hal ini dikarenakan adanya grafit yang tersebar didalam besi cor. Berdasarkan jenis matriksnya besi cor terdiri dari besi cor kelabu (gray cast iron), besi cor putih, besi cor noduler, besticor mampu bentuk (malleable).