Makalah Stainless Steel

Embed Size (px)

DESCRIPTION

makalah

Text of Makalah Stainless Steel

MAKALAH ILMU BAHAN REKAYASASTAINLESS STEELDisusun Oleh :Reni Fatmawati(21030114120063)Anggun Anaulia Siahaan(21030114120064)Fawzia Puti Paundrianagari(21030114120065)Ahmad Asfahani(21030114120068)TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS DIPONEGOROSEMARANGBAB IPENDAHULUANLatar BelakangBaja merupakan salah satu bahan yang sangat banyak dipakai di seluruh dunia untukkeperluan kehidupan manusia, khususnya di dunia industri. Ditemukan pertama kali oleh orang Mesir lebih dari 4000 tahun yang lalu untuk perhiasan dan alat rumah tangga yang kemudian berkembang menjadi bahan berharga dan dimanfaatkan orang setiap hari saat ini. Untuk menjadikan baja, banyak proses yang dilakukan, sehingga membutuhkan ilmu pengetahuan dan teknologi agar dapat dipakai dalam berbagai keperluan.Baja tahan karat atau stainless steel sendiri adalah paduan besi dengan minimal 12% kromium. Komposisi ini membentuk protective layer (lapisan pelindung anti korosi) yang merupakan hasil oksidasi oksigen terhadap krom yang terjadi secara spontan. Kategori Stainless Steel tidak halnya seperti baja lain yang didasarkan pada persentase karbon tetapi didasarkan pada struktur metalurginya. Lima golongan utama Stainless Steel adalah Austenitic, Ferritic, Martensitic, Duplex dan Precipitation Hardening Stainless Steel.Makalah ini dibuat sebagai bahan pengetahuan tentang stainless steel. Diharapkan makalah ini dapat bermanfaat bagi pembaca.Rumusan Masalah Dalam makalah ini, rumusan masalahnya adalah sebagai berikut :Apa itu stainless steel?Apa saja jenis dari stainless steel?Bagaimana proses pembuatan stainless steel?Apa saja aplikasi stainless steel di umum dan industri?BAB IIPEMBAHASAN2.1. Definisi UmumBaja stainless ( stainless steel ) merupakan baja paduan yang mengandung minimal 10,5% Cr. Daya tahan stainless steel terhadap oksidasi yang tinggi di udara dalam suhu lingkungan biasanya dicapai karena adanya tambahan minimal 13% (dari berat) krom. Krom membentuk sebuah lapisan tidak aktif Kromium(III) Oksida (Cr2O3) ketika bertemu oksigen. Lapisan ini terlalu tipis untuk dilihat, sehingga logamnya akan tetap berkilau. Logam ini menjadi tahan air dan udara, melindungi logam yang ada di bawah lapisan tersebut. Fenomena ini disebut Passivation dan dapat dilihat pada logam yang lain, seperti pada alumunium dan titanium. Pada dasarnya untuk membuat besi yang tahan terhadap karat, krom merupakan salah satu bahan paduan yang paling penting. Untuk mendapatkan besi yang lebih baik lagi, dintaranya dilakukan penambahan beberapa zat-zat berikut, Penambahan Molibdenum (Mo) bertujuan untuk memperbaiki ketahanan korosi pitting dan korosi celah Unsur karbon rendah dan penambahan unsur penstabil karbida (titanium atau niobium) bertujuan menekan korosi batas butir pada material yang mengalami proses sensitasi.Penambahan kromium (Cr) bertujuan meningkatkan ketahanan korosi dengan membentuk lapisan oksida (Cr2O3) dan ketahanan terhadap oksidasi temperatur tinggi. Penambahan nikel (Ni) bertujuan untuk meningkatkan ketahanan korosi dalam media pengkorosi netral atau lemah. Nikel juga meningkatkan keuletan dan mampu bentuk logam. Penambahan nikel meningkatkan ketahanan korosi tegangan. Penambahan unsur molybdenum (Mo) untuk meningkatkan ketahanan korosi pitting di lingkungan klorida. Unsur aluminium (Al) meningkatkan pembentukan lapisan oksida pada temperature tinggi.2.2 Sejarah Stainless SteelAwalnya, beberapa besi tahan karat pertama berasal dari beberapa artefak yang dapat bertahan dari zaman purbakala. Pada artefak ini tidak ditemukan danya kandungan krom, namun diketahui, bahwa yang membuat artefak logam ini tahan karat adalah banyaknya zat fosfor yang dikandungnya yang mana bersama dengan kondisi cuaca lokal membentuk sebuah lapisan basi oksida dan fosfat. Sedangkan, paduan besi dan krom sebagai bahan tahan karat pertama kali ditemukan oleh ahlimetal asal Prancis, Pierre Berthier pada tahun 1821, yang kemudian diaplikasikan untuk alat-alat pemotong, seperti pisau. Kemudian pada akhir 1890-an, Hans Goldschmidt dari Jerman, mengembangkan proses aluminothermic untuk menghasilkan kromium bebas karbon. Pada tahun 1904-1911, Leon Guillet berhasil melakukan paduan dalam beberapa penelitiannya yang kini dikenal sebagai Stainless Steel namun masih terdapat beberapa kelemahan. Pada tahun 1912, Harry Brearley melakukan riset terhadap korosi laras senapan. Masalahnya adalah baja pada laras senapan tersebut tidak tahan panas. Brearley mulai menguji penambahan sejumlah kromium ke baja dan dari hasil eksperimen tersebut didapat penambahan kromium sebanyak 12-14% agar baja bisa tahan karat. Brearley melihat adanya kemungkinan material ini dapat dikomersilkan sebagai peralatan-peralatan dapur dan akhirnya dia menamai penemuannya dengan stainless steel. Pada 13 Agustus 1913,stainless steelpertama diproduksi di laboratorium Brown-Firth dan pada tahun 1916 Brearley mendapatkan paten atas penemuannya ini di Amerika dan beberapa negara di Eropa.2.3 Klasifikasi dan Spesifikasi Stainless SteelMeskipun seluruh kategori Stainless Steel didasarkan pada kandungan krom (Cr), namun unsur paduan lainnya ditambahkan untuk memperbaiki sifat-sifat Stainless Steel sesuai aplikasi-nya. Kategori Stainless Steel tidak halnya seperti baja lain yang didasarkan pada persentase karbon tetapi didasarkan pada struktur metalurginya. Lima golongan utama Stainless Steel adalah Austenitic, Ferritic, Martensitic, Duplex dan Precipitation Hardening Stainless Steel. Austenitic Stainless Steel Austenitic Stainless Steel mengandung sedikitnya 16% Chrom dan 6% Nikel (grade standar untuk 304), sampai ke grade Super Autenitic Stainless Steel seperti 904L (dengan kadar Chrom dan Nikel lebih tinggi serta unsur tambahan Mo sampai 6%). Molybdenum (Mo), Titanium (Ti) atau Copper (Co) berfungsi untuk meningkatkan ketahanan terhadap temperatur serta korosi. Austenitic cocok juga untuk aplikasi temperature rendah disebabkan unsur Nickel membuat Stainless Steel tidak menjadi rapuh pada temperatur rendah.Bersifat non magnetic, pada kondisi annealed, tidak dapat dikeraskan dengan perlakuan panas, dapat di hot-work dan dicold-work, memiliki shock resistant yang tinggi, sulit dimachining kecuali dengan penambahan S atau Se, sifat tahan korosinya paling baik diantara jenis lainnya, kekuatan pada temperature tinggi dan ketahanan scaling sangat baik.2. Ferritic Stainless SteelKadar Chrom bervariasi antara 10,5 18 % seperti grade 430 dan 409. Ketahanan korosi tidak begitu istimewa dan relatif lebih sulit di fabrikasi / machining. Tetapi kekurangan ini telah diperbaiki pada grade 434 dan 444 dan secara khusus pada grade 3Cr12.Bersifat magnetic, tidak dapat dikeraskan dengan perlakuan panas tapi dapat dikeraskan dengan cold work, dapat dicold work maupun dihot work, pada kondisi annealed keuletan dan ketahanan korosi tertinggi, kekuatan mencapai 50% lebih tinggi dari pada baja plain carbon, ketahanan korosi dan machinability lebih baik dari pada stainless steel Martensitic.3. Martensitic Stainless SteelStainless Steel jenis ini memiliki unsur utama Chrom (masih lebih sedikit jika dibanding Ferritic Stainless Steel) dan kadar karbon relatif tinggi misal grade 410 dan 416. Grade 431 memiliki Chrom sampai 16% tetapi mikrostrukturnya masih martensitic disebabkan hanya memiliki Nickel 2%.Grade Stainless Steel lain misalnya 17-4PH/ 630 memiliki tensile strength tertinggi dibanding Stainless Steel lainnya. Kelebihan dari grade ini, jika dibutuhkan kekuatan yang lebih tinggi maka dapat di hardening.Bersifat magnetic, dapat dikeraskan dengan perlakuan panas, dapat di cold work maupun di hotd work, machinabilitynya bagus, ketangguhan baik, ketahanan korosinya cukup bagus terhadap cuaca tetapi tidak sebaik stainless steel ferritic maupun austenitic.4. Duplex Stainless SteelDuplex Stainless Steel seperti 2304 dan 2205 (dua angka pertama menyatakan persentase Chrom dan dua angka terakhir menyatakan persentase Nickel) memiliki bentuk mikrostruktur campuran austenitic dan Ferritic. Duplex ferritic-austenitic memiliki kombinasi sifat tahan korosi dan temperatur relatif tinggi atau secara khusus tahan terhadap Stress Corrosion Cracking. Meskipun kemampuan Stress Corrosion Cracking-nya tidak sebaik ferritic Stainless Steel tetapi ketangguhannya jauh lebih baik (superior) dibanding ferritic Stainless Steel dan lebih buruk dibanding Austenitic Stainless Steel. Sementara kekuatannya lebih baik dibanding Austenitic Stainless Steel (yang di annealing) kira-kira 2 kali lipat. Sebagai tambahan, Duplex Stainless Steel ketahanan korosinya sedikit lebih baik dibanding 304 dan 316 tetapi ketahanan terhadap pitting coorrosion jauh lebih baik (superior) dubanding 316. Ketangguhannya Duplex Stainless Steel akan menurun pada temperatur dibawah 50 oC dan diatas 300 oC.5. Precipitation Hardening SteelPrecipitation hardening Stainless Steel adalah Stainless Steel yang keras dan kuat akibat dari dibentuknya suatu presipitat (endapan) dalam struktur mikro logam. Sehingga gerakan deformasi menjadi terhambat dan memperkuat material Stainless Steel. Pembentukan ini disebabkan oleh penambahan unsur tembaga (Cu), Titanium (Ti), Niobium (Nb) dan alumunium. Proses penguatan umumnya terjadi pada saat dilakukan pengerjaan dingin (cold work).Baja tahan karat yang mengalami pengerasan presipitasi, mudah dipabrikasi, kekuatan tinggi, ketahanan korosinya baik.2.4. Proses Pembuatan Stainless SteelPada dasarnya stainless steel merupakan salah satu jenis dari baja paduan, sehingga pembuatan stainless steel tidak jauh berbeda dengan proses pembuatan baja paduan, yang membedakan adalah penambahan unsur-unsur paduan, antara lain Kromium, Nikel, Mangan, dan Aluminium.Proses KonvertorDimana proses konverter adalah salah satu proses dari dapur baja yang menggunakan batu bata tahan api yang bersifat asam dan juga batu bata yang bersifat basa. Fungsi dari pada batu bata tahan api tersebut adalah menahan panas dan mampu sampai lebih dari 1000 derajat Celcius. Biasa digunakan pada incinerator, cerobo