BESI

BESI CORDISUSUN OLEH :MAIDIA YUNITA (061440410798)PUSPITA ANGGRAINI (061440410804)KELAS : 2EGBDOSEN PEMBIMBING :Ir. FATRIA, M.T.

POKOK BAHASANSTRUKTUR BESI CORCORAN CILBESI COR MALEABELBESI COR NODULARBESI COR PADUANPENGERTIAN BESI CORBesi cor merupakan salah satu jenis logam tertua dan murah yang pernah ditemukan umat manusia di antara sekian banyak logam yang ada. Logam ini memiliki banyak aplikasi, sekitar 80 persen mesin kendaraan terbuat dari besi cor.Besi cor merupakan paduan Besi-Karbon dengan kandungan C diatas 2% (pada umumnya sampai dengan 4%). Paduan ini memiliki sifat mampu cor yang sangat baik namun memiliki elongasi yang relatif rendah. Oleh karenanya proses pengerjaan bahan ini tidak dapat dilakukan melalui proses pembentukan, melainkan melalui proses pemotongan (pemesinan) maupun pengecoran.

KOMPOSISI BESI CORKomposisi dari besi cor terdiri dari 5 unsur yaitu:1)KarbonKarbon sebagai unsur paling penting mempunyai pengaruh sangat besar terhadap sifat mekanik, seperti: kekuatan tarik, regangan patah, kekerasan, dll. Jumlah karbon di dalam besi cor sekitar 2-3,7 %, dia menempatkan diri pada dua kondisi, yaitu membentuk senyawa kimia Fe3C yang dikenal dengan sementit, dan dalam keadaan bebas yang dikenal dengan grafit.

2)Silikon Silikon memiliki pengaruh yang cukup besar terhadap perubahan sifat mekanik. Karbon dan silikon mempunyai fungsi yang mirip, kedua-duanya mendorong pembentukan grafit sehingga kandungan kedua unsur ditentukan berdasarkan harga tingkat kejenuhan karbon (sattigungsgrad). Silikon ditambahkan sekitar 1,4-2,3% untuk menggalakkan pembentukan grafit. Silikon didalam besi menempatkan diri didalam ferit.

3)Fosfor Bahan ini membuat besi mudah mencair dan bertambah getas. bila kandungan fosfor lebih dari 0.3 persen besi cor menjadi kehilangan kekuatannya dan tidak mudah dikerjakan dan bila besi yang diinginkan amat halus dan tipis maka kandungan fosfornya bervariasi antara 1% - 1,5% .fosfor di dalam besi cor hingga 0,3% akan membentuk senyawa Fe3P dan mampu alir menjadi lebih tinggi karena suhu eutektik turun hingga 956 0C. fosfor diperlukan untuk pembuatan benda cor tipis, namun pemberian terlalu banyak bisa mengakibatkan timbulnya lubang-lubang kecil pada permukaan, maka kandungan fosfor dibatasi antara 0,2-2,0%.

4)ManganBahan ini membuat besi cor kuat dan getas dan kandungan mangan tidak boleh lebih dari 0,7%. Mangan dibutuhkan untuk merangsang pembentukan struktur perlit, juga diperlukan untuk mengikat sulfur membentuk senyawa MnS. Jumlah kandungan mangan sekitar 0,5-0,7%.

5)Sulfur Bahan ini membuat besi cor keras dan gatas. adanya bahan ini membuat besi tuang cepat mengeras , yang berakibat adanya cacat yang berupa pori2 udara yang terperangkap. kandungan belerang umumnya tidak lebih dari 0.1%. Hal ini tidak memberikan keuntungan, justru merugikan karena pada saat cair, besi menjadi kental dan pada saat padat besi menjadi rapuh. Kandungan sulfur maksimal 0,15%. Sulfur masuk ke dalam besi karena kontak langsung dengan kokas atau terbawa oleh bahan baku: pig iron (besi kasar), besi cor bekas atau baja bekas.

PEMBEKUAN BESI CORSecara umum proses pembekuan dari besi cor dengan kandungan C antara 2% sampai 4% adalah sebagai berikut: Dari cairan (kemungkinan pada saat ini telah terdapat inti-inti grafit) akan terbentuk kristal g-primer yang dengan demikian konsentrasi C didalam sisa cairan akan meningkat menuju kekomposisi eutektik. Sisa cairan kemudian akan tertransformasi secara eutektik menjadi ledeburit dan sejumlah grafit.

Pada pendinginan selanjutnya sementit pada ledeburit akan tertransformasi menjadi austenit dan grafit dan untuk selanjutnya grafit-grafit akan tersegregasi keluar dari austenit (serpanjang garis ES diagram biner Besi-Karbon). Grafit-grafit sekunder ini terbentuk menempel pada grafit primer yang oleh karenanya tumbuh semakin besar.

STUKTUR BESI CORStruktur besi cor disamping adalah struktur yang paling disenangi, karena besi cor ini menunjukkan serpih grafit yang mempunyai panjang medium terdistribusikan sembarang.

STUKTUR BESIStruktur disamping biasanya terdapat di sekitar permukaan coran di mana laju pendinginan agak cepat, disini pusat dari sel eutektik yang menyebabkan butir grafit yang halus karena pendinginan super dan disekelilingnya dilanjutkan dengan serpih grafit. Struktur ini dinamakan struktur bergrafit bunga ros.

STRUKTUR BESIPada gambar disamping, grafit primer mengkristal secara kasar dalam hal hipereutektik akan memberikan sifat-sifat mekanis yang rendah.

STRUKTUR BESIStruktur disamping, disebabkan karena pendinginan lanjut yang sangat lama pada waktu pembekuan semua grafit menjadi halus. Ini dinamakan grafit eutektik atau grafit panas lanjut, sehingga besi cor mempunyai kekuatan yang tinggi tetapi kurang ulet.

STRUKTUR BESIStruktur disamping biasanya tumbul jika kadar karbon kurang, grafit terdistribusi di antara austenit primer yang tumbuh besar-besar.

CORAN CILBesi cor cair yang mempunyai komposisi kimia yang cocok dituangkan dalam sebuah cetakan logam atau cetakan sebagian dari logam, bagian yang mengenai cetakan logam tersebut terdinginkan secara cepat menjadi besi cor putih yang sangat keras, sedangkan bagian lainnya menjadi besi cor kelabu yang memberikan keuletan lebih baik. Pengecoran ini dinamakan pengecoran cil.

Tebalnya suatu bagian yang menjadi besi cor putih dinamakan dalamnya cil. Dalamnya cil ditentukan oleh ukuran cetakan logam dan komposisi besi cor.Pengaruh Unsur-Unsur Paduan pada Dalamnya Cil

Perlakuan Panas Besi Coran CilCoran cil mempunyai perbedaan laju pendinginan di setiap tempat dan mempunyai perbedaan struktur mikro, yang menyebabkan tegangan-tegangan sisa yang bisa menyebabkan deformasi dan keretakan, jadi tegangan sisa ini perlu dihilangkan dan perlu pemanasan untuk memperbaiki struktur mikronya.

Sebagai contoh perlakuan panas dengan memanaskan sampai :1. Pada 820 oC untuk 20 jam; 2. Pada 850 oC untuk 9 jam ;3. Pada 870 oC untuk 7 jam ;Laju pendinginan 10 oC per jam sampai 650 oC secara perlahan-lahan dan kemudian didinginkan di udara.Sifat-Sifat Besi Cor a. Keras dan mudah melebur dan mencair b. Getas sehingga tidak dapat menahan lenturan. c. Temperatur leleh 1250 C d. Tidak berkarat. e. Tidak dapat diberi muatan magnet. f. Dapat dikeraskan dengan cara dipanasi kemudian didinginkan secara mendadak Menyusut waktu pendinginan. g.Kuat dalam menaha gaya desak tetapi lemah dalam menahan gaya tarik. Kuat desaknya sekitar 600 Mpa, ada yang kuat tariknya sekitar 50 Mpa. h.Tidak dapat disambung dengan paku keling atau dilas, dua buah besi tuang hanya dapat disambung dengan baut dan sekrup.

Aplikasi Besi Cora. Pipa yang menahan tekanan luar sangat tinggib.Tutup lubang saluran drainase dan alat saniter yang lain c.Bagian struktur rangka yang menahan gaya desakd.Bagian mesin, blok mesin, dan sebagainyae.Pintu gerbang, tiang lampu dan sebagainyaf.Sendi, roll, jembatan

Jenis-Jenis Besi Cor1. Besi Cor Kelabu (Gray Cast Iron)

2. Besi Cor Nodular (Nodular Cast Iron)

3. Besi Cor Putih (White Cast Iron)

4. Besi Mampu Tempa (Malleable Cast Iron)

5. Besi Cor Paduan

Besi Cor Kelabu(Gray Cast Iron)Besi cor kelabu memiliki kandungan karbon antara 2,5 4,0 %, dan kandungan mangan antara 0,2 1,0 %. Sedangkan kandungan fosfor antara 0,002 1,0 %, dan sulfur antara 0,02 0,025 %.Besi cor kelabu memiliki kandungan silicon yang relatif tinggi yaitu antara 1-3 %. Dengan silicon sebesar ini, besi cor akan membentuk grafit dengan mudah, sehingga fasa karbida Fe3C tidak terbentuk. Besi cor ini memiliki grafit yang serpih. Grafit serpih besi cor ini terbentuk saat proses pembekuan. Grafit serpih ini mampu meredam getaran dengan cukup baik, sehingga besi cor ini memiliki kapasitas peredaman tinggi. Karena bentuk grafit-nya serpih jadi besi cor kelabu mampu meredam getaran, namun bentuk serpih memiliki ujung yang tajam jadi bisa berperan sebagaistress raiserataustress concentration(konsentrasi tegangan) sehingga kekuatan tarik dan keuletan besi cor ini relatif rendah kalau dibandingkan dengan besi cor lainnya.

Perlakuan panas yang dialami oleh besi cor kelabu dapat menghasilkan besi cor dengan struktur yang berbasis pada fasa feritik, perlitik, atau martensitik.

Gambar 1. Struktur Mikro Besi Cor Kelabu

Salah satu Karekteristik dari besi cor ini adalah bidang patahannya. Patahan terjadi dengan rambatan yang melintasi satu serpih ke serpih yang lainnya. Karena sebagian besar permukaan patahan melintasi serpih-serpih grafit, maka permukaannya berwarna kelabu.Maka dari itu disebut besi cor kelabu.

Aplikasi Besi Cor Kelabu Struktur dasar dari mesin-mesinBlok silinder, tutup silinder ,dan tromol rem landasan mesin, poros penghubung, dan alat berat Bodi mesin perkakas (mesin freis, bubut, bor, dll).Mesin hidrolis: rumah pompa, turbin, katup. Peralatan pabrik: ragum, kupling, rumah roda gigi, roda gigi. Besi Cor Nodular (Nodular Cast Iron)Besi cor nodular memiliki kandungan karbon antara 3,0 4,0 %, kandungan silicon antara 1,8 2,8 % dan mangan antara 0,1 1,0 %. Sedangkan kandungan fosfornya antara 0,01 0,1 %, dan sulfur antara 0,01 0,03 %.Besi cor nodular dibuat dengan menambahkan sedikit unsure magnesium atau serium. Penambahan unsur ini menyebabkan bentuk grafit besi cor menjadi nodular, atau bulat, atau speroid. Karena grafitnya bulat maka sifat mekaniknya cukup baik (keuletan dan kekuatannya relatif tinggi). Perubahan bentuk grafit ini diikuti dengan perubahan keuletan. Keulutan besi cor naik. Maka dari itu, besi cor nodular disebut besi cor ulet. Besi cor ini memiliki keuletan antara 10 20 %.Perlakuan panas yang diterapkan pada besi cor nodular akan menghasilkan besi cor dengan struktur yang berbasis pada ferit, perlit atau martensit temper.Gambar 2. Besi Cor Nodular

Besi cor bergrafit bulat (nodular) memiliki keunggulan dibandingkan besi cor yang lain. Besi cor nodular memilki keuletan yang tinggi dan juga kekuatan/kekerasan yang baik.Aplikasi Besi Cor Nodular Poros engkol, pipa dan suku cadang khusus Valve (katup) Bodi pompa Crankshaft (poros engkol) Roda gigiBesi Cor Putih (White Cast Iron)Besi cor putih mengandung karbon antara 1,8 3,6 %, kandungan silicon antara 0,5 1,9 %, dan kandungan mangan antara 0,25 0,80 %. Sedangkan kandungan fosfornya antara 0,06 0,2 %, dan sulfur antara 0,06 0,2 %.Besi cor putih ini tidak memiliki grafit, karena karbon yang ada sebagian kecil larut di dalam ferit dan sisanya berikatan dengan besi membentuk sementit(Fe3C). Karena sementit memiliki sifat yang keras dan jumlahnya cukup banyak, maka besi cor putih memiliki kekerasan yang tinggi, sehingga tidak mudah aus dan digunakan untukslide-waypada mesin bubut. Ketiadaan grafit dalam besi cor ini disebabkan oleh kecepatan pendinginan yang cepat sekali. Gambar 3. Besi Cor Putih

Besi Cor Putih ini seluruh karbonnya berupa sementit sehingga mempunyai sifat sangat keras dan getas. Mikrostrukturnya terdiri dari karbida yang menyebabkan berwarna Putih. Permukaan patahan material ini terang (putih mengkilap) , maka dari itu disebut besi cor putih.

Aplikasi Besi Cor Putih Bahan rol Bahan untuk membuat besi cor malleable

Besi Mampu Tempa (Malleable Cast Iron)Besi cor mampu tempa memiliki kandungan karbon antara 2,2 2,9 %, kandungan silicon antara 0,9 1,9 %, dan mangan antara 0,15 1,2 %. Sedangkan kandungan fosfor nya antara 0,02 0,2 % dan sulfur antara 0,02 0,2 %.Besi Cor mampu tempa dibuat dari besi cor putih dengan menerapkan suatu perlakuan panas. Perlakuan panas yang diterapkan pada besi cor putih umumnya adalah anil. Dengan perlakukan ini fasa-fasa karbida Fe3C akan terdekomposisi menjadi besi dan grafit. Grafit yang terbentuk tidak serpih atau bulat, namun berbentuk gumpalan grafit yang tidak memiliki tepi-tepi tajam. Perlakuan panas yang dialaminya dapat membentuk besi cor berfasa feritik, perlitik atau martensit temper. Perubahan struktur pada laku panas diikuti juga dengan perubahan sifat mekaniknyaGambar 4. Besi Cor Mampu Tempa

Besi cor ini memiliki keuletan yang tinggi dan mampu tempa yang baik. Oleh kerena itu disebut Besi cor mampu tempa. Besi cor ini cukup kuat dan ulet, tapi masih kalah kalau dibandingkan dengan besi cor nodular. Biasanya besi cor ini dibuat dari besi cor putih yang dipanaskan kurang lebih 1000 C . Bentuk grafit dari besi cor ini mengelompok dan hampir bulat.Aplikasi Besi Cor Mampu Tempa Perkakas dan alat-alat kereta api Gear Connecting rod Pipe fittingBesi Cor Paduan

Unsur-unsur paduan ditambahkan pada besi cor untuk memperbaiki sifat-sifat mekanik dan untuk memberikan sifat-sifat khusus seperti ketahanan korosi, ketahanan panas, dan kemagnitan. Sifat yang pertama umumnya didapat dengan paduan rendah sedangkan yang terakhir melibatkan beberapa unsur yang khusus.Besi cor dengan kekuatan tinggi mempunyai kekuatan tarik yang lebih baik dengan menambahkan Ni,Cr,Mo,dsb pada 0,5 1,5 % untuk memberikan struktur grafit dan struktur perlit yang halus. Besi cor ini dipakai untuk silinder motor , rol ,dan sebagainya. Besi cor yang mempunyai ketahanan terhadap asam dipadu dengan 10% atau lebih Si untuk mendapatkan ketahanan korosi, besi cor Nikel tinggi, besi cor Cr tinggi,dsb. Agar besi cor tahan panas, berbagai besi cor paduan dipadu dengan Cr, Mo, Si, Al, Ni, dsb. Selanjutnya besi cor yang tidak magnetik dipadu dengan 5 15 % Ni dan 9 % Mn.