LOGAM DAN PADUAN BERBASIS BESI

Logam dan paduan berbasis besi adalah salah satu jenis bahan yang paling banyak dan luas aplikasinya di bidang rekayasa.  Besi atau Fe terdapat di alam sebagai oksida atau bijih besi.   Logam besi sebagian besar diperoleh melalui serangkaian  proses  pemurnian  dan  reduksi  bijih  besi.      Melalui  proses  ini diperoleh lelehan besi mentah atau pig iron yang masih mengandung pengotor- pengotor, terutama, karbon, silkon, mangan, sulfur, dan fosfor.

Namun,  logam  Fe  hampir  tidak  pernah  digunakan  untuk  aplikasi  rekayasa dalam keadaan murni karena keterbatasan sifat-sifat mekaniknya.   Paduan berbasis  besi  (ferrous  alloy)  yang  paling  banyak  digunakan  untuk  aplikasi rekayasa  adalah  paduan  besi-karbon  dengan  kandungan  karbon  tertentu beserta unsur-unsur paduan lainya.  Keberadaan unsur karbon di dalam larutan padat Fe memiliki  pengaruh  yang signifikan  terhadap  peningkatan  sifat-sifat mekanik logam besi.   Sebagai ilustrasi,  nilai kekuatan  luluh untuk Fe murni dengan kadar karbon terlarut 0% hanyalah sekitar 3 Ksi dibandingkan dengan

30 Ksi pada kadar karbon terlarut 0.005% yang merupakan  batas kelarutan maksimum karbon di dalam larutan padat Fe.  Penambahan karbon dan unsur- unsur  paduan  lain  pada  kadar  yang  lebih  tinggi  sangat  penting  di  dalam mendesain dan merekayasa sifat-sifat mekaniknya.

Baja  karbon  (carbon steel) adalah  salah  satu  jenis  logam  paduan  besi karbon terpenting dengan prosentase berat karbon hingga 2,11%.  Baja karbon diklasifikasikan   menjadi   baja   karbon   (1)   rendah   (low),  (2)   sedangn (medium), dan  (3)  tinggi  (high) berdasarkan  kadar  karbon-nya.     Jika penambahan  elemen-elemen  lain selain karbon  untuk tujuan-tujuan  tertentu cukup  signifikan,  maka  baja  diklasifikasikan  sebagai  baja  paduan  (alloy steel) atau baja paduan rendah (low alloy steel). Jenis baja lainnya yang

cukup  penting  adalah  baja  perkakas  (tool steel) dan  baja  nirkarat

(stainless steel).

Selain baja, paduan berbasis besi karbon lain yang juga penting adalah besi tuang atau besi cor (cast iron), yaitu besi dengan kadar karbon lebih dari

2,11%  hingga  4-6%.    Besi  tuang  diklasifikasikan  lebih  lanjut  berdasarkan struktur mikro dan sifat-sifatnya ke dalam besi tuang kelabu (grey cast iron), besi tuang ulet atau nodular (ductile or nodular cast iron), besi tuang putih (white cast iron), besi tuang mampu tempa (malleable cast iron).