Ilmu bahan besi cor

ILMU BAHANBESI COR

Created : Muhammad Putro Utomo

Defini besi corBesi cor merupakan salah satu jenis logam tertua & murah yang pernah ditemukan umat manusia di antara sekian banyak logam yang ada. sekitar

80% mesin kendaraan terbuat dari besi cor.Besi cor pada dasarnya merupakan paduan eutektik dari besi dan karbon. temperature

lelehnya relative rendah, sekitar 1200 celcius. Temperatur leleh yang rendah sangat

menguntungkan, karena mudah dicairkan, sehingga pemakaian bahan bakar atau energy

lebih hemat dan murah

JENIS-JENIS BESI COR

1 Besi Cor Kelabu, Gray Cast Iron2 Besi Cor Nodular, Nodular Cast Iron3 Besi Cor Putih, White Cast Iron4 Besi Cor Mampu Tempa, Malleable Cast Iron

1. Besi Cor Kelabu, Gray Cast IronBesi cor kelabu memiliki kandungan silicon relative tinggi

yaitu antara satu sampai tiga persen. Dengan silicon sebesar ini, besi cor akan membentuk garfit dengan mudah, sehingga fasa karbida Fe3C tidak terbentuk. Grafit serpih besi cor ini terbentuk saat proses pembekuan.Besi cor kelabu memiliki kandungan karbon antara 2,5 – 4,0 persen, dan kandungan mangan antara  0,2 – 1,0 persen. Sedangkan kandungan fosfor  antara  0,002 – 1,0 persen, dan sulfur antara 0,02 – 0,025 persen . sifat-sifat yang dimilikinya, besi cor ini lebih banyak digunakan sebagai landasan mesin, poros penghubung, dan alat berat.

2. Besi Cor Nodular, Nodular Cast IronBesi cor nodular dibuat dengan menambahkan sedikit

unsure magnesium atau serium. Penambahan unsure ini menyebabkan bentuk grafit besi cor menjadi nodular, atau bulat, atau speroid. 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 persen . besi cor ini banyak digunakan untuk aplikasi poros engkol, pipa dan suku cadang khusus.

3. BESI COR PUTIH, WHITE CAST IRON

Besi cor putih dibuat dengan pendinginan yang sangat cepat. Pada laju pendinginan yang cepat akan terbentuk karbida Fe3C yang metastabil dan karbon tidak memiliki kesempatan untuk membentuk grafit. Karbida yang terbentuk mencapai sekitar 30 persen volume.Besi cor putih mengandung karbon antara 1,8 – 3,6 persen, dan kandungan mangan antara 0,25 – 0,80 persen. Sedangkan kandungan fosfornya antara 0,06 – 0,2 persen, dan sulfur antara 0,06 – 0,2 persen. Sifat yang dimilikinya menyebabkan besi cor ini lebih aplikatif untuk suku cadang yang mensyaratkan ketahanan aus tinggi.

4.BESI COR MAMPU TEMPA, MALLEABLE CAST IRONBesi 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.

Besi cor mampu tempa memiliki kandungan karbon antara 2,2 – 2,9 persen, kandungan silicon antara 0,9 – 1,9 persen, dan mangan antara 0,15 – 1,2 persen. Sedangkan kandungan fosfor nya antara 0,02 – 0,2 persen dan sulfur antara 0,02 – 0,2 persen. Besi cor ini umumnya digunakan untuk perkakas dan alat-alat kereta api

STRUKTUR BESI CORSejak berhasilnya pembulatan grafit dalam besi cor, berbagai bentuk rafi mulai diamati antara bentuk sepih dengan bentuk bulat, maka pada Kongres Pengecoran Internasional pada tahun 1962, bentuk-bentuk grafit tersebut diklasifikasikan Bentuk I adalah grafit serpih yang biasa, bentuk II bentuk grafit yang berujung runcing yang biasa terjadi kalau kelebihan unsur pembulat, bentuk III untuk grafit yang berujung bulat yang biasa terjadi bila unsur pembulat tidak cukup , ini disebut grafit serpih palsu grafit berbentuk cacing. Bentuk IV untuk grafit gumpalan yang bbiasa terjadi pada besi cor meleabel perapian hitam dan bentuk V adalah bentuk grafit nodular

STRUKTUR BESI CORBentuk-bentuk grafit dinyatakan dengan angka romawi I sampai dengan VII sebagaimana ditunjukkan pada gambar

Gambar : Standar bentuk grafit menurut ASTM-Spezifikation A 247.

Grafit A :

Grafit eutektik lamelar (grafit lamelar yang tersebar secara merata dan seragam).

Grafit B :

Grafit mawar (Rosette).

Grafit C :

Grafit kasar (grafit primer) yang tersebar diantara grafit-grafit eutektik. Umumnya terdapat pada komposisi besi cor hipereutektik.

Grafit D :

Grafit interdenditrik (grafit undercooling). Umumnya terjadi pada komposisi besi cor hipoeutektik.

Grafit E :

Grafit interdendritik yang terurai. Umumnya terjadi pada komposisi besi cor hipoeutektik.

(I = Grafit Bulat, IV = Grafit Vermikular, VII = Grafit Lamelar)Sedangkan sebaran grafit khususnya untuk bentuk I dinyatakan dengan huruf kapital A sampai E sebagaimana ditunjukkan pada gambar dan keterangan nya di tabel.

KLASIFIKASI BESI CORUmumnya besi cor akan mengandung unsur Fe dan C [3,5% - 4,3%]. Besi cor, diklasifikasikan menjadi :a. Besi cor putih (white cast iron) Besi cor putih mempunyai fasa sementid+perlit sehingga mempunyai sifat keras dan getas.b. Besi cor kelabu (grey cast iron) Unsur penyusun dari besi cor kelabu yakni : Fe + C + Silikon (Si). dengan sifat : agak getas yang dikarenakan ujung-ujung grafit berbentuk serpih tajam, akibatnya konsentrasi tegangan tinggi sehingga mudah patah.c. Besi cor bergrafit bulat (ductile cast iron atau noduler cast iron) Unsur penyusun dari besi cor bergrafit bulat yakni : Fe + C + Si + Mg / Ce. Penambahan Mg atau Ce bertujuan untuk “melunakan” grafit menjadi bulat sehingga konsentrasi tegangan sedikit sekali (besi cor bersifat ulet).d. Besi cor mampu tempa (malleable cast iron) Untuk membuat besi cor mampu tempa dapat dibuat dengan memanaskan besi cor putih hingga mencapai suhu 700 Derajat Celcius selama 30 Jam. Hal ini bertujuan agar sementid terturai menjadi Fe (ferit) dan C (grafit). Grafit yang dihasilkan berbentuk pipih.

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 konsntrasi 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 grafi-grafit akan tersegregasi keluar dari austenit (serpanjang garis E’S’ diagram biner Besi-Karbon). Grafit-grafit sekunder ini terbentuk menempel pada grafit primer yang oleh karenanya tumbuh semakin besar.

Gambar :Diagram besi cor menurut Maurer.

Maurer mengembangkan suatu diagram besi cor dengan kandungan C dan Si berbeda-beda pada suatu laju pendinginan tertentu (yaitu pada spesimen cor diameter 30 mm) yang memperlihatkan perbedaan matriks pada setiap kandungan C dan Si.

Beberapa gambar hasil pembekuan besi cor

Gambar : Besi cor putih.(Ledeburit + perlit) Gambar : Besi cor perlitik.(Perlit + grafit)

Gambar : Besi cor ferit-perlit Gambar 3.1.4 : Besi cor meliert.

Gambar : Steadit didalam struktur besi cor perlitik.

Gambar :Stedit kasar didalam struktur besi cor perlitik.

Pengaplikasian PADA MESIN ALAT BERAT

• Besi cor Klabu : Landasan Mesin, poros penghubung, blok mesin

• Besi cor nodular :Poros engkol pipa

• Besi cor putih: sukucadang• Besi cor mampu tempa : spare

part berukuran kecil, alat-alat kreta api

• Besicorbergrafit bulat : batang torak kompresor, penjepit kreta api

KELEBIHAN DAN KEKURANGAN

TERIMA KASIHKALIAN LUAR

BIASA