Disusun Oleh :

ERRENSTIN SANGKUWONG ASI EMBANG

DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL

UNIVERSITAS PALANGKA RAYA

FAKULTAS HUKUM

JURUSAN/ PROGRAM STUDI HUKUM

2009

Daftar Isi

Daftar isi …………………………………………………………………... i

Sejarah besi ……………………………………………………………….. 1

Proses pembuatan ………………………………………………………… 3

Karakteristik besi …………………………………………………………. 7

Besi dalam dunia konstruksi ……………………………………………… 8

Daftar pustaka …………………………………………………………….. 11

i

SEJARAH BESI

Tanda-tanda pertama kegunaan besi datangnya dari Sumeria dan Mesir , sekitar 4000 SM ,

ada benda kecil seperti mata lembing dan perhiasan dihasilkan dari besi yang didapati dari

meteor.

Sekitar 3000 SM hingga 2000 SM, semakin banyak objek besi yang dihasilkan di

Mesopotamia, Anatolia, dan Mesir. Kegunaan besi bisa sebagai alat untuk upacara tertentu dan

besi merupakan logam yang mahal, lebih mahal dibandingkan emas. Dalam epik Iliad,

kebanyakan senjata merupakan gangsa, tetapi besi digunakan untuk perdagangan. Sebagian

sumber mencadangkan bahwa besi dihasilkan sebagai hasil sampingan dari penyucian tembaga

ketika itu, sebagai besi span, dan tidak dihasilkan oleh pakar logam masa itu. Pada 1600 SM

hingga 1200 SM, besi digunakan secara lebih meluas di Timur Tengah, tetapi tidak

menggantikan kegunaan gangsa.

Kapak besi dari Zaman Besi Sweden yang ditemui di Gotland, Sweden

.

Dari tempo abad ke-12 SM hingga abad ke-10 SM, terdapat peralihan pantas di Timur

Tengah dari segi peralatan dan senjata gangsa kepada besi. Faktor utama peralihan ini tidak

kelihatan sebagai kelebihan teknologi kerjabesi, tetapi sebaliknya disebabkan gangguan bekalan

timah. Tempo peralihan ini, yang berlaku pada tempo berlainan ditempat berlainan di dunia,

mengorak langkah ke zaman tamadun yang dikenali sebagai Zaman Besi.

Serentak dengan peralihan dari gangsa kepada besi adalah proses pengkarbonan, yang

merupakan proses menambah karbon kepada besi masa itu. Besi yang dihasilkan adalah besi

span, campuran besi dan sanga dengan karbon dan karbida, yang kemudiannya diketuk dan

dilipat untuk membebaskan jismi slag dan mengoksidakan kandungan karbon, dengan itu

menghasilkan besi tempa. Besi tempa amat kurang kandungan karbon dan tidak mudah

dikeraskan melalui celupan. Orang-orang Timur Tengah mendapati bahwa hasil yang lebih keras

boleh dihasilkan dengan memanaskan objek besi tempa dalam campuran arang untuk tempo

yang lama, dan kemudian dicelup dalam air atau minyak. Barang yang dihasilkan, yang

mempunyai permukaan besi waja lebih keras dan tahan berbanding gangsa yang digantikannya.

Di negara China besi pertama yang digunakan juga besi meteor, dengan bukti arkeologi

mengenai barangan besi tempa muncul di barat laut, berhampiran Xinjiang, pada abad ke-8 SM.

Barang ini dibuat dengan besi tempa, dibuat melalui proses yang sama dengan yang digunakan di

Timur Tengah dan Eropa, dan dipercayai diimport oleh penduduk bukan Cina.

Pada tahun-tahun terakhir Dinasti Zhou (ca 550 BC), mengupayakan penghasilan barang

besi awal yang disebabkan teknologi tanur yang berkembang tinggi. Menghasilkan rerelau bagas

(blast furnace) yang diupayakan menghasilkan suhu melebihi 1,300 K, negara Cina telah

memajukan penghasilan besi tuang atau besi mentah

Jika bijih besi dipanaskan serentak dengan karbon sehingga 1420–1470 K, cecair likat

terbentuk, satu aloi sekitar 96.5% besi dan 3.5% karbon. Hasil ini kuat, bisa dibentuk menjadi

bentuk halus, tetapi terlalu rapuh untuk dibentuk, kecuali ia dinyahkarbon (decarburized) untuk

menyingkirkan kebanyakan karbon. Sebagian besar penghasilan besi zaman Dinasti Zhou

berikut, adalah besi tuang. Besi, bagaimanapun, kekal sebagai penghasilan orang bawahan,

digunakan oleh peladang selama beberapa ratus tahun, dan tidak menarik minat kaum bangsawan

China sehingga Sinasti Qin (sekitar 221 SM).

Besi tuang mundur di Eropa, disebabkan pelebur Eropa hanya mampu mencapai suhu

sekitar 1000 K. Sebagian besar Abad Pertengahan, di Eropa Barat, besi masih dihasilkan dengan

menggunakan besi sponge menjadi besi tempa. Contoh besi tuang yang terawal di Eropa

dijumpai dua tempat di Sweden, Lapphyttan dan Vinarhyttan, antara 1150 hingga 1350. Terdapat

cadangan oleh para penyelidik bahawa ia mungkin diperkenalkan oleh puak Mongol

menyeberangi Russia ketapak tersebut, tertapi tidak terdapat bukti kepada hipothesis ini.

Bagaimanapun, menjelang akhir abad ke empat belas, pasaran bagi besi tuang mulai terbentuk,

sebagai permintaan bagi peluru meriam yang diperbuat daripada besi tuang.

Peleburan besi awal menggunakan arang sebagai sumber haba dan agen penurun. Pada

abad ke-18 persediaan kayu di England kehabisan dan kok (arang), bahanapi fosil, digunakan

sebagai ganti. Inovasi ini oleh Abraham Darby menyediakan tenaga untuk Revolusi

Perindustrian di England.

PROSES PEMBUATAN

Besi dan baja merupakan logam yang banyak digunakan dalam teknik dan meliputi 95%

dari seluruh produksi logam dunia. Untuk penggunaan tertentu, besi dan baja merupakan satu-

satunya logam yang memenuhi persyaratan teknis maupun ekonomis, namun di beberapa bidang

lainnya logam ini mulai mendapat persaingan dari logam bukan besi dan bahan bukan logam.

PEMBUATAN BESI KASAR

Bahan utama besi dan paduannya adalah besi kasar, yang dihasilkan dalam tanur tinggi.

Bijih besi yang dicampur dengan kokas dan batu gamping (batu kapur) dilebur dalam tanur ini.

Komposisi kimia besi yang dihasilkan bergantung pada jenis bijih yang digunakan. Jenis bijih

besi yang lazim digunakan adalah hematit, magnetit, siderit dan himosit.

Hematit (Fe2O3) adalah bijih besi yang paling banyak dimanfaatkan karena kadar

besinya tinggi, sedangkan kadar kotorannya relatif rendah. Meskipun pirit (FeS2) banyak

ditemukan, jenis bijih ini tidak digunakan karena kadar sulfur yang tinggi sehingga diperlukan

tahap pemurnian tambahan.

Karena di alam ini besi berbentuk oksida dan karbonat, atau sulfida sehingga hampir

semua proses produksinya diawali dengan reduksi dengan gas reduktor H2 atau CO.

1.  Proses Reduksi Tidak Langsung (Indirect Reduction)

Pada proses ini menggunakan tungku tanur tinggi (blast furnace) dengan porsi 80%

diproduksi dunia.

Besi kasar dihasilkan dalam tanur tinggi. Diameter tanur tinggi sekitar 8m dan tingginya

mencapai 60 m. Kapasitas perhari dari tanur tinggi berkisar antara 700 – 1600 Megagram besi

kasar. Bahan baku yang terdiri dari campuran bijih, kokas, dan batu kapur, dinaikkan ke puncak

tanur dengan pemuat otomatis, kemudian dimasukkan ke dalam hopper. Untuk menghasilkan

100 Megagram besi kasar diperlukan sekitar 2000 Megagram bijih besi, 800 Megagram kokas,

500 Megagram batu kapur dan 4000 Megagram udara panas. Bahan baku tersebut disusun secara

berlapis-lapis.

Udara panas dihembuskan melalui tuyer sehingga memungkinkan kokas terbakar secara

efektif dan untuk mendorong terbentuknya karbon monoksida (CO) yang bereaksi dengan bijih

besi dan kemudian menghasilkan besi dan gas karbon dioksida (CO2). Dengan digunakannya

udara panas, dapat dihemat penggunaan kokas sebesar 30% lebih. Udara dipanaskan dalam

pemanas mula yang berbentuk menara silindris, sampai sekitar 500*C. Kalor yang diperlukan

berasal dari reaksi pembakaran gas karbon monoksida yang keluar dari tanur. Udara panas

tersebut memasuki tanur melalui tuyer yang terletak tepat di atas pusat pengumpulan besi cair.

Batu kapur digunakan sebagai fluks yang mengikat kotoran-kotoran yang terdapat dalam

bijih-bijih, dan membentuk terak cair. Terak cair ini lebih ringan dari besi cair dna terapung

diatasnya dan secara berkala disadap. Besi cair yang telah bebas dari kotoran-kotoran dialirkan

kedalam cetakan setiap 5 – 6 jam.

Disamping setiap Megagram besi dihasilkan pula 0,5 Megagram terak dan 6 Megagram

gas panas. Terak dapat dimanfaatkan sebagai bahan bangunan (campuran beton) atau sebagai

bahan isolasi panas. Gas panas dibersihkan dan digunakan untuk pemanas mula udara, untuk

membangkitkan energi atau sebagai media pembakar dapur-dapur lainnya.

Komposisi besi kasar dapat dikendalikan melalui pengaturan kondisi operasi dan

pemilihan susunan campuran bahan baku.

2.  Proses Reduksi Langsung (Direct Reduction)

Pada proses reduksi langsung bijih besi bereaksi dengan gas atau bahan padat reduksi

membentuk sponge iron.*Proses ini diterapkan di PT Krakatau Steel, CIlegon.* Disini bijih

besi / pellet direaksikan dengan gas alam dalam dua unit pembuat sponge iron, yang masing-

masing berkapasitas 1juta ton pertahun.

*Sponge iron yang dihasilkan PT Krakatau Steel memiliki komposisi kimia :

Fe : 88 – 91 %; C : 1,5 – 2,5%; SiO2 : 1,25 – 3,43%; Al2O3 : 0,61 – 1,63%; CaO : 0,2 – 2,1%;

MgO : 0,31 – 1,62%; P : 0,014 – 0,027%; Cu : 0,001 – 0,004 %; Kotoran (oksida lainnya) : 0,1 –

0,5 %

Tingkat metalisasi : 86 – 90 %

Sponge Iron yang berbentuk butiran kemudian diolah lebih lanjut dalam dapur listrik.

Disini sponge iron bersama-sama besi tua (scrap), dan paduan ferro dilebur dan diolah menjadi

billet baja.

Untuk menghasilkan 63 megagram sponge iron diperlukan sekitar 100 megagram besi

pellet. Proses ini sangat efektif untuk mereduksi oksida-oksida dan belerang sehingga dapat

dimanfaatkan bijih besi berkadar rendah.

Besi Tuang dan Proses Pembuatannya

Secara umum Besi Tuang (Cast Iron) adalah Besi yang mempunyai Carbon content 2.5%

- 4%. Oleh karena kadar karbon itu, material tersebut sudah menjadi encer dan cair pada

temperatur yang cukup rendah (1200°C) dan oleh karena Besi Tuang mengandung karbon sekitar

2.5% - 4% maka akan mempunyai sifat MAMPU LASNYA (WELDABILITY) rendah. Karbon

dalam Besi Tuang dapat berupa sementit (Fe3C) atau biasa disebut dengan Karbon Bebas

(grafit). Perlu di ketahui juga kandungan FOSFOR dan SULPHUR dari material ini sangat tinggi

dibandingkan Baja. Kalau didinginkan,material tersebut beralih menjadi bentuk yang padat.

Sebaliknya kalau dipanaskan, besi tuang berubah cepat dari bentuk padat ke bentuk cair. Besi

tuang tidak bisa ditempa. Tetapi jika besi itu masih encer dan cair maka besi itu dapat

dimasukkan ke dalam segala macam bentuk cetakan Besi tuang tidak begitu bisa menahan

tarikan dan juga tidak terlalu elastis. Apabila ada gaya tarik yang besar dan terutama juga pada

pelengkungan, besi itu cepat patah. Kebalikan dari kerugian di atas, besi tuang juga mempunyai

banyak keuntungan:

• besi tuang hampir bisa dicetak dalam bentuk apa saja;

• bisa tahan terhadap tekanan yang besar;

• gampang digarap dengan peralatan mesin (dengan bor, pahat dan kikir);

• besi itu tidak aus karena zat karbon bersifat seperti pelumas;

• sangat tahan terhadap karat (jauh lebih baik daripada baja).

Ada beberapa jenis Besi Tuang (Cast Iron) yaitu :

a) BESI TUANG PUTIH (WHITE CAST IRON).

Dimana Besi Tuang ini seluruh karbonnya berupa Sementit sehingga mempunyai sifat

sangat keras dan getas. Mikrostrukturnya terdiri dari Karbida yang menyebabkan

berwarna Putih.

b) BESI TUANG MAMPU TEMPA (MALLEABLE CAST IRON).

Besi Tuang jenis ini dibuat dari Besi Tuang Putih dengan melakukan heat treatment

kembali yang tujuannya menguraikan seluruh gumpalan graphit (Fe3C) akan terurai

menjadi matriks Ferrite, Pearlite dan Martensite. Mempunyai sifat yang mirip dengan

Baja.

c) BESI TUANG KELABU (GREY CAST IRON).

Jenis Besi Tuang ini sering dijumpai (sekitar 70% besi tuang berwarna abu-abu).

Mempunyai graphite yang berbentuk FLAKE. Sifat dari Besi Tuang ini kekuatan tariknya

tidak begitu tinggi dan keuletannya rendah sekali (Nil Ductility).

d) BESI TUANG NODULAR (NODULAR CAST IRON)

NODULAR CAST IRON adalah perpaduan BESI TUANG KELABU. Ciri Besi tuang ini

bentuk graphite FLAKE dimana ujung - ujung FLAKE berbentuk TAKIK-AN yang

mempunyai pengaruh terhadap KETANGGUHAN, KEULETAN & KEKUATAN oleh

karena untuk menjadi LEBIH BAIK, maka graphite tersebut berbentuk BOLA

(SPHEROID) dengan menambahkan sedikit INOCULATING AGENT, seperti

Magnesium atau calcium silicide. Karena Besi Tuang mempunyai KEULETAN yang

TINGGI maka besi tuang ini di kategorikan DUCTILE CAST IRON.

KARAKTERISTIK BESI

Salah satu logam yang paling penting dalam segala lapangan teknik adalah besi. Atom

besi biasa mempunyai 56 ganda jisim atom hidrogen biasa. Simbolnya adalah Fe (ferrum) atau

dalam bahasa Latin adalah besi. Titik leleh dari besi murni terletak sekitar 15250C, berat jenisnya

7,88 dan angka pengembangannya 0,000012. Pada umumnya bijih besi jika diproses dengan

metode yang baik dan dicampur dengan bahan tertentu, akan menjadi baja.

Besi adalah logam yang dihasilkan dari bijih besi, dan jarang dijumpai dalam keadaan

unsur bebas. Untuk mendapatkan unsur besi, campuran lain harus disingkirkan melalui

pengurangan kimia. Besi digunakan dalam penghasilan besi waja, yang bukannya unsur tetapi

aloi, sebatian logam berlainan (dan sebagian bukan-logam, terutama karbon).

Sebutan “besi” dapat berarti :

a) Besi murni, menurut cara kimia (fe) berat jenisnya 7,876

b) Besi teknik, berat jenisnya rata-rata 7,85

Besi teknik selalu bercampur dengan unsur-unsur lain seperti : zat arang (C), Silisium

(Si), Mangan (Mg), Fosfor (P), Belerang (S), dan Tembaga (Cu).

Besi teknik terbagi atas :

a) Besi mentah : tidak dapat ditempa, kadar zat arangnya lebih dari 3,5%

b) Besi tuang : tidak dapat ditempa, kadar zat arangnya lebih dari 2,3%

c) Baja : dapat ditempa, kadar zat arangnya kurang dari 1,7%

Sifat-sifat besi teknik terutama ditentukan oleh kadar zat arangnya. Jika tidak ada

campuran-campuran lain yang mengubah sifat-sifat yang ada, besi yang bercampur dengan zat

arang di atas 1,7% tidak dapat ditempa. Hal ini dikarenakan ketika dipanaskan ia akan berubah

dari keadaan padat langsung menjadi cair.

BESI dalam DUNIA KONTRUKSI

Tidak semua besi dapat dipakai dalam membangun suatu

bangunan, tetapi besi tersebut harus melalui beberapa tahap,

seperti besi cair yang harus melalui tahap penggilingan

terlebih dahulu sebelum menjadi pipa besi seperti pada gambar

berikut:

Seperti inlah tempat penggilingan besi :

Besi yang sudah “jadi” itulah yang bisa dipakai dalam dunia konstruksi misalnya seperti

pembuatan pipa (banyak dipakai dalam konstruksi, pembuatan tangga, besi batangan, dan lain-

lain.

.

tangga dengan lapisan seng untuk menjaga agar besi tidak berkarat

Jenis Besi batangan yang cukup banyak dipakai dalam pembangunan suatu bangunan.

Dalam kehidupan sehari-hari, juga sangat banyak barang-barang yang terbuat dari besi

murni maupun dari campuran besi dengan logam lain. Kegunaan besi dan campurannya, antara

lain sebagai berikut.

Untuk alat-alat rumah tangga, seperti pisau, sendok, dan lain-lain

Untuk alat-alat pertanian, seperti cangkul, sabit dan kapak.

Untuk perangkat berat, seperti jembatan, rangka bangunan, kendaraan, mesin-mesin

industri, jalan laying dan landasan lapangan terbang.

Baja tahan karat (stainless steel), merupakan campuran 74 % Fe dengan 18 % Cr dan 8

% Ni: banyak digunakan untuk peralatan industri kimia, industri makanan, industri

obat-obatan, industri kosmetik, peralatan rumah tangga dan bagian kendaraan.

Baja Nikel, merupakan campuran 95 % Fe dan 5 % Ni. Sifat dari baja ini sangat liat dan

kuat, sehingga banyak digunakan dalam pembuatan senjata dan kawat.

Nikrom, merupakan campuran antara besi dengan 12 % krom. Baja ini sifatnya sangat

kuat, sehingga banyak digunakan untuk peralatan kantor, seperti kursi dan rak.

Baja mangan merupakan campuran besi dengan 11 % sampai 14 % mangan. Baja ini

sangat kuat sifatnya, sehingga banyak digunakan sebagai penyangga jembatan, maupun

gedung-gedung pencakar langit

Besi dalam biologi. Dalam bidang kesehatan besi digunakan dalan bentuk zat yang sangat

berguna, umumnya terdapat dalam logam protein. Besi juga terdapat dalam kelompok besi sulfur

dalam kebanyakan enzim seperti nitrogenase, serta dalam hemoglobin dan mioglobin

DAFTAR PUSTAKA

Ilmu bahan bangunan 2

http://ms.wikipedia.org/wiki/Besi

http://sariyusriati.wordpress.com/2008/10/27/pembuatan-besi/

http://eddysyahrizal.blogspot.com/2008/01/pengolahan-besi-dan-baja-2.html

http://eddysyahrizal.blogspot.com/2008/01/pengolahan-besi-dan-baja.html