BESI TUANG

Pengelompokan Besi Tuang Secara umum besi dengan kadar carbon di atas 1.7 % disebut besi tuang, meskipun biasanya besi tuang memiliki kadar carbon 3 – 4.5 %. Besi tuang banyak digunakan dalam dunia tehnik dan industri karena karakteristik atau sifat mach inability yang mudah dikerjakan dengan mesin dan memiliki sifat tahan aus karena bersifat self lubrication, dan tentunya dari segi harga jauh lebih murah dari baja. Besi tuang dibagi menjadi 2: 1. Besi Tuang Kelabu (Grey Cast Iron) Sebagian besar dari Zat arang/karbon dalam besi tuang ini terpisah sebagai graphite .Bidang patahan dari besi tuang ini berwarna abu-abu tua sampai hitam. 2. Besi Tuang Putih (White Cast Iron) Dimana sebagian besar karbon yang terikat dalam besi sebagai zementite (Fe3C) yang keras. Besi tuang ini memiliki bidang patahan yang berwarna putih.Sifat yang keras sehingga sukar dikerjakan di mesin.Sifat-sifat dari besi tuang sangat terpengaruh pada unsure-unsur yang ditambahkan pada proses pembuatannya seperti Carbon, silisium, mangan, phosphor, belerang. Pengaruh dari unsur-unsur diatas akan kita bahas seperti di bawah ini. PENGARUH UNSUR PADUAN a. Carbon © Bila carbon terikat pada besi tuang sebagai cementite akan diperoleh besi tuang putih, dan bila carbon terikat sebagai graphite akan diperoleh besi tuang kelabu. Dengan adanya graphite besi tuang jadi mudah dikerjakan dengan mesin tetapi kekuatannya berkurang. b. Silisium (Si) Silisium memperbesar pemisahan graphite sehingga mengurangi kekuatan tarik dan merendahkan titikcair.Kadar Si terlalu tinggi menyebabkan besi tuang lebih berpori-pori. Kadar Si idealnya 2-3 % c. Mangan (Mn) Mangan mencegah terjadinya pemisahan graphite sehingga memungkinkan terbentuknya cementite yang keras.Mn membuat besi tuang lebih keras dan memiliki kekuatan tarik yang tinggi. d. Phosphor (P) Phosphor menghasilkan besi cair yang tipis, lunak, tetapi sangat rapuh. Pada umumnya kadar phosphor lebih kecil dari 1% e. Belerang (S) Kebalikan dengan phpsphor, belerang menghasilkan besi cair yang tebal dan mempersukar pemisahan graphite.Kadar belerang umumnya di bawah 0.1 %. Pada kadar 0.2 % pencairan besi cukup tebal sehingga sulit untuk dituang lagi. BERDASARKAN KEKUATANNYA BESI TUANG KELABU DIBEDAKAN ATAS : a. Besi tuang kekuatan rendah Memiliki kekuatan tarik 12 – 21 kp/mm2.Biasa digunakan untuk elemen mesin yang tidak terkena beban yang berat.Komposisinya : 3.2 – 3.6 %C 1.7 – 3.0 % Si ≤ 0.5 % Mn ≤ 0.5 % P ≤ 0.12 % S Strukturnya berbentuk Ferrite + Graphite atau Pearlite + Ferrite + Graphite b. Besi tuang kekuatan sedang Memiliki kekuatan tarik sampai dengan 40 kp/mm2. Besi tuang ini biasanya digunakan untuk silinder mesin, piston, dll Komposisinya : 2.8 – 3.0 % C 1.5 – 1.7 % Si 0.8 – 1.0 % Mn ≤ 0.3 % P ≤ 0.12 % S Strukturnya berbentuk Pearlite. Pada proses peleburan ditambahkan 10 – 30 % baja bekas unruk mengurangi kadar carbon. c. Besi tuang kekuatan tinggi Memiliki kekuatan tarik lebih besar dari 40 kp/mm2.Struktur Graphite berbentuk bola sehingga disebut besi tuang modular.Pada proses pembuatannya besi tuang ini ditambahkan 1.2 % magnesium yang akan menghasilkan graphite yang berbentuk bola pada saat pembekuan, dan juga memperbesar kekuatannya . BESI TUANG TEMPA (Malleable Cast Iron) Biasanya besi tuang tidak dapat ditempa, tapi ada jenis besi tuang yang dapat ditempa yaitu besi tuang putih (White Cast Iron),tetapi harus lewat perlakuan khusus yaitu proses Anneling. Besi tuang putih yang sering digunakan yaitu: 1.7-2.8 % C, 1.4-1.6 % Si, 0.4-0.7 % Mn, 0.2 % P, 0.12 % S 2.8-3.2 % C, 0.5-0.8 % Si, 0.4-0.7 % Mn, 0.2 % P, 0.12 % S Proses Anneling a. Ferritic Melleable Iron / Besi Tempa Ferrit Dengan cara memanaskan besi tuang putih kadar karbon rendah pada suhu 950 – 1000 ºC dalam dapur yang bebas Oksidasi, setelah itu proses pendinginan sampai suhu 740 ºC kemudian didinginkan dengan sangat lambat sampai suhu 680 ºC baru didinginkan di udara. Pada pemanasan ini akan terlepas dari cementite dan pada pendinginannya karbon akan menghasilkan graphite yang berbentuk bunga, bidang patahan gelap sehingga disebut black heart cast iron. b. Ferrite – Pearlitic Malleable Iron/ Besi tempa Ferrit Adalah dengan memanaskann besi tuang putih dengan medium oksidasi yaitu bijih – bijih besi selama 60 jam pada suhu 1000 ºC lalu didinginkan. Pada proses ini karbon dari cementite akan dioksidasikan membentuk gas CO2. Pada pemanasan ini semakin lama karbon semakin berkurang dan pada proses pendinginan karbon yang tersisa akan membentuk pearlite dan graphite bunga, bidang patahan gelap sehingga disebut black heart cast iron. PERLAKUAN PANAS PADA BESI TUANG Untung menghilangkan tegangan – tegangan dalam pada waktu penuangan besi tuang serta untuk memperbaiki sifat mekanis dan sifat mach inability nya biasanya besi tuang terlebih dahulu harus melalui proses heat treatment . a. Annealing Untuk menghilangkan tegangan dalamDengan memanaskan besi tuang sampai suhu 500 – 550 ºC selama 6-8 jam kemudian didinginkan secara perlahan . b. Annealing untuk melunakkan besi tuang Besi tuang biasanya pada permukaan / kulitnya sangat keras sehingga sangat sulit untuk di kerjakan di mesin karena permukaan besi tuang mengalami proses pendinginan yang lebih cepat dibandingkan pada inti / bagian dalam dari besi tuang, untuk itu perlu proses pelunakan dengan cara memanaskan besi tuang pada suhu 850-900 ºC selama 30 menit sampai 8 jam tergantung dari ketebalan besi tuang yang di annealing, kemudian didinginkan secara perlahan. c. Hardening dan tempering Besi tuang dipanaskan pada suhu 860 – 900 ºC kemudian di quenching dengan oli atau dengan udara untuk bentuk yang komplex , setelah itu dilakukan annealing pada suhu 200-300 ºC untuk memperbaiki sifat mekanisnya. Struktur akhir berupa martensit dan graphite.