Baja Paduan (Alloy Steel)

Baja (steel) merupakan material yang sering digunakan dan dijumpai pada kehidupan kita sehari-hari. Kandungan utama dalam baja adalah ferrous atau iron. Selain ferrous, ada kandungan lain yang selalu ada pada baja. Kandungan lain yang selalu ada dalam baja adalah karbon dan manganese.

Baja paduan merupakan baja dengan campuran satu atau lebih elemen seperti carbon, manganese, silicon, nickel, chromium, molybdenum, vanadium, cobalt, dll. Fungsi utama dari elemen paduan yaitu untuk meningkatkan atau “menyempurnakan” sifat-sifat mekanis dari baja. Sebagai contoh nickel dapat memberi kekuatan pada baja dan dapat membantu baja dalam proses pengerasan melalui quenching serta tempering. Chromium dapat mencegah karat. Chromium serta molybdenum dapat membantu baja dalam meningkatkan kemampuan pengerasan. Vanadium juga dapat meningkatkan kekuatan baja.

Gambar 1. Baja Paduan.

Baja Paduan Rendah

Pada sistem SAE/AISI, baja paduan rendah diklasifikasikan sebagai berikut:

• Baja manganese dengan nomor SAE/AISI 13xx.
• Baja nickel dengan nomor SAE/AISI 23xx dan 25xx.
• Baja nickel-chromium dengan nomor SAE/AISI 31xx, 32xx, 33xx, dan 34xx.
• Baja molybdenum dengan nomor SAE/AISI 40xx dan 44xx.
• Baja chromium-molybdenum dengan nomor SAE/AISI 41xx.
• Baja nickel-chromium-molybdenum dengan nomor SAE/AISI 43xx, 47xx, 81xx, 86xx, 87xx, 88xx, 93xx, 94xx, 97xx, dan 98xx.
• Baja nickel-molybdenum dengan nomor SAE/AISI 46xx dan 48xx.
• Baja chromium dengan nomor SAE/AISI 50xx, 51xx, 50xxx, 51xxx, dan 52xxx.
• Baja chromium-vanadium dengan nomor SAE/AISI 61xx.
• Baja tungsten-chromium dengan nomor SAE/AISI 71xx dan 72xx.
• Baja silicon-manganese dengan nomor SAE/AISI 92xx.
• Baja boron dengan nomor SAE/AISI xxBxx.
• Baja timah dengan nomor SAE/AISI xxLxx.
• Baja vanadium dengan nomor SAE/AISI xxVxx.

Selain baja-baja paduan di atas, ada jenis baja paduan lain yang penting dan banyak penggunaannya. Baja paduan tersebut dikenal dengan istilah baja paduan rendah berkekuatan tinggi (high-strength low-alloy steel disingkat HSLA). Baja HSLA diproduksi dalam bentuk lembaran, pelat, profil, dan batangan. Kekuatan yield dari baja HSLA berkisar antara 290 sampai 690 MPa. Baja HSLA biasanya menggunakan standar SAE dan ASTM. Baja-baja HSLA dengan standar SAE antara lain: J410, J1392, dan J1442. Sedangkan baja HSLA dengan standar ASTM antara lain: A242, A440, A441, A572, A588, A606, A607, A618, A633, A656, A690, A709, A714, A715, A808, A812, A841, A860, dan A871.

Baja HSLA banyak digunakan pada berbagai macam bidang. Penggunaan baja HSLA antara lain pada konstruksi jembatan, struktur bangunan, landasan sumber minyak dan gas alam lepas pantai, lambung dan deck kapal, pipa gas, serta tower listrik. Dalam dunia otomotif, baja HSLA biasanya digunakan untuk membuat pintu tahan benturan, chassis, dan bumper peredam.

Jenis-jenis lain baja paduan rendah
Ada beberapa jenis baja paduan rendah lainnya yang dikenal dan digunakan di bidang industri serta energi. Baja paduan rendah tersebut antara lain baja fase ganda, baja trip, dan baja performa tinggi.

• Baja fase ganda merupakan baja yang diproduksi dari baja karbon sedang dengan tambahan vanadium atau molybdenum yang didinginkan dengan cepat. Baja fase ganda memiliki karakter yang mampu meredam benturan. Baja tersebut saat ini diterapkan pada bidang otomotif seperti wheel rim, cakram, dan lokasi-lokasi kritis pada kendaraan sebagai pengaman bila terjadi tabrakan/benturan.
• Baja trip mirip dengan baja fase ganda. Baja trip merupakan baja kekuatan tinggi yang mampu meredam benturan. Istilah trip diperoleh dari mekanisme transformation induced plasticity. Pada saat mengalami perubahan bentuk akibat forming atau benturan, austenite berubah menjadi martensite. Hal itu dapat meningkatkan formability dari material ini. Karena kemampuannya tersebut, baja trip digunakan pada komponen-komponen kendaraan.
• Baja performa tinggi merupakan baja paduan rendah yang memiliki tingkat kekuatan tinggi dan keuletan yang sangat baik. Baja performa tinggi mampu bertahan pada suhu yang tinggi. Elemen paduan yang digunakan pada baja performa tinggi antara lain: nickel, chromium, molybdenum, dan vanadium. Baja performa tinggi dengan paduan 2,25 % Cr dan 1 % Mo banyak dijumpai pada heat exchanger, pipa temperatur tinggi, serta boiler. Baja performa tinggi dengan paduan Ni-Cr-Mo digunakan sebagai rotor pada generator uap dan motor pada pembangkit listrik. Baja performa tinggi dengan paduan Ni-Cr-Mo-V digunakan pada pressure vessel reaktor nuklir. Beberapa baja performa tinggi diberi kode seperti HY80 atau HY100. Angka 80 dan 100 tersebut menandakan kekuatan yield minimum material dalam satuan ksi.

Baja Tahan Karat

Baja tahan karat adalah sekelompok baja paduan tinggi yang dirancang untuk memberikan ketahanan korosi yang tinggi. Elemen paduan utama dalam baja tahan karat adalah chromium, biasanya di atas 15 %. Chromium dalam paduan membentuk lapisan tipis yang melindungi permukaan dari korosi. Nikel adalah bahan paduan lain yang digunakan pada baja tahan karat tertentu untuk meningkatkan perlindungan korosi. Karbon digunakan untuk memperkuat dan mengeraskan logam. Namun, peningkatan kandungan karbon memiliki efek mengurangi proteksi terhadap korosi.

Selain ketahanan korosi, baja tahan karat juga terkenal karena kombinasi kekuatan dan keuletannya. Sifat-sifat ini diinginkan dalam banyak aplikasi, namun sifat tersebut juga membuat paduan sulit untuk dikerjakan dalam manufaktur. Berikut beberapa macam baja tahan karat:

• Austenitic stainless.
• Ferritic stainless.
• Martensitic stainless.
• Precipitation hardening stainless.
• Duplex stainless.

Baja Perkakas (Tool Steel)

Baja perkakas adalah baja paduan yang dirancang sebagai alat potong, die, dan cetakan. Baja perkakas harus memiliki kekuatan tinggi, kekerasan, kekerasan panas, ketahanan aus, dan ketangguhan di bawah benturan.

Baja Khusus

Baja khusus merupakan baja istimewa yang memiliki karakteristik pemrosesan yang unik. Contoh baja khusus antara lain: maraging steel dan free-machining steel.

Referensi

Grote dan Antonsson, 2008, Springer Handbook of Mechanical Engineering.
M. P. Groover, 2010, Fundamentals of Modern Manufacturing: Materials, Processes, and Systems, edisi 4.