BAJA (STEEL) Oleh: Susila Kristianingrum
Baja UNSUR UTAMA: Fe dan C UNSUR RUNUT/TRACE ELEMENT: Titanium (Ti) Zirkonium (Zr) Vanadium (V) Kromium (Cr)
BESI & BAJA • Besi dan baja merupakan logam yang palingbanyak digunakan manusia untuk berbagaikeperluan. • Hal ini disebabkan karena antara lain : jumlahnya cukup banyak dan mudah didapat, mempunyai sifat mekanik (mis. kekuatan, keuletan, dan lain-lain) yang memadai, mudah dikerjakan, harganya relatif murah, dan lain-lain.
Perbedaan besi dan baja : • baja: C < 2 % • besi: 2 < % C < 6,67 Mikrostruktur : • baja: ferit, perlit, sementit, bainit, martensit; • besi: - matriks : ferit, perlit, sementit, bainit,martensit;filler : grafit atau karbida besi (Fe3C). Sifat-sifat : • Keuletan: baja > besi, • Kekuatan: baja > besi, • Daya redam terhadap getaran : baja < besi.
komposisi kimia • baja karbon rendah(low carbon steel ) :C~0,25 %, • baja karbon menengah (medium carbon steel) :C = 0,25 % - 0,55 %, • baja karbon tinggi (high carbon steel) :C > 0,55 %, • baja paduan rendah (low alloy steel) : unsur paduan < 10 %, • baja paduan tinggi (high alloy steel ) : unsur paduan > 10 %.
baja paduan (alloy steel) Baja paduan diklasifikasikan menurut kadar karbonnya dibagi menjadi: a. Low alloy steel, jika elemen paduannya ≤ 2,5 % b. Medium alloy steel, jika elemen paduannya 2,5 – 10 % c. High alloy steel, jika elemen paduannya > 10 %
Tujuan penambahan unsur pada baja paduan • Untuk menaikkan sifat mekanik baja (kekerasan, keliatan, kekuatan tarik dan sebagainya) • Untuk menaikkan sifat mekanik pada temperatur rendah • Untuk meningkatkan daya tahan terhadap reaksi kimia (oksidasi dan reduksi)
Menurut mikrostruktur • • • • •
baja hipoeutektoid : ferit dan perlit, baja eutektoid : perlit, baja hipereutektoid : sementit dan perlit, baja bainit, baja martensit.
Menurut cara pembuatannya : • • • •
baja Bessemer, baja Siemen – Martin, baja listrik, dan lain-lainnya.
Menurut penggunannya : • • • • • • •
baja konstruksi, baja mesin, baja pegas, baja ketel, baja perkakas, dll. Menurut bentuknya : •baja pelat,•baja strip,•baja sheet,•baja pipa,•baja batang profil, dll.
Menurut bentuknya : • • • • • •
baja pelat, baja strip, baja sheet, baja pipa, baja batang profil, dll.
Sifat dan penggunaan baja : • besi + karbon + sedikit unsur lain disebut bajakarbon (plain carbon steel ), • besi + unsur selain karbon disebut baja paduan(alloy steel ). • Sifat baja banyak ditentukan oleh : • •
Sifat baja banyak ditentukan oleh : • kadar karbon, • unsur paduan (jenis dan jumlahnya), • mikrostruktur.
Korosi oksigen dilarutkan dalam air menyebabkan oksidasi
E°red = -0.44 V E°red = 1.23 V karena E°red (Fe3+) < E°red (O2) Karat Fe2O3
Fe dapat dioksidasi oleh oksigen 19.7
Perlindungan Katodik Tangki Besi
E°red = -2.37 V
E°red = 1.23 V
Mg lebih mudah teroksidasi dibandingkan Fe
19.7
Konfigurasi elektron dan sifat lain dari logam transisi baris pertama
Titanium • Penentuan secara kolorimetri : Kompleks Ti yang berwarna orange dalam media asam sulfat & H2O2 Reaksi: TiOSO4 + H2SO4 + H2O2
H2[TiO2(SO4)] + H2O orange
Penentuan Ti secara spektrofotometri : • Interferent: V(V), Mo(IV), W(VI), Cr(VI), Fe(III) • λmax=410 nm Penentuan Ti secara elektrolitik dg elektroda Hg Tegangan 6-10 volt Media H2SO4 Fe, Co, Ni, Cr, Mo, Cu, Zn, Rh, Ag, Cd, Sr, Bi mengendap pada katoda Ti tetap tertinggal dalam larutan
Analisis Kualitatif Kation
17.8
Penentuan Ti secara spektrofotometri 1 g sampel baja HClO4+H3PO4
larutkan encerkan
Pisahkan
Filtrat (V mL) + H2O2 30%
ukur Absorbansinya pd λ 400 nm Mo & V memberikan interferensi
Penentuan Ti secara spektrofotometri • Mo & V memberikan interferensi 3 λ yaitu : 330 nm (Mo) 400-410 nm (Ti) 460 nm (V)
pd
Zirkonium (Zr) Di alam: batuan, biji mineral (ore), tanah Adanya Zr disertai Hf Zr dipisahkan dari unsur logam utama sebagai zirkon fosfat atau zirkon dihidrogen fosfat. Kelarutannya dalam HCl & H2SO4 sangat kecil Endapan diisolasi, disaring, dicuci , kemudian dilarutkan kembali setelah dilebur dg NaOH
Penentuan Zirkonium (Zr) Kompleks Zr + Hf dg alizarin sulfonat berwarna pink Amax pada λ 525 nm. Kelarutan dalam HCl perlu 20-270 µg ZrO2 diencerkan 100 mL Penambahan asam tioglikolat untuk mereduksi Fe(III) sehingga larutan berwarna biru (1-2 menit warna biru hilang), kemudian ditambah 2 mL Na-alizarin sulfonat 0,05% sampai warna stabil, diukur Anya pada λ 525 nm Interferensi: Hf , P, Si, Mo, Sb, W.
Vanadium (V) Di alam: • batuan (rocks), • tanah, tumbuhan, • alloy Metode penentuan: • hidrogen peroksida, • fosfotungstat, • asam bensohidroksamik (utk V dalam tumbuhan & tanah)
Penentuan V dg metode H2O2 Reaksinya: (VO)2(SO4)3 + 2H2O2
(VO2)2(SO4)3 + 2H2O Reddish brown
Amax pada λ 460 nm KelebihanH2O2 menghambat reaksi karena terbentuk kompleks VO2(OH)3 yang berwarna kuning Interferensi: Ti & Mo Warna kompleks Ti direduksi dg + ion klorida Bila Ti & Mo dalam sampel >> pengukuran A pd λ untuk V, Ti, dan Mo (λ 450 nm) +HF untuk mereduksi interferen Ti
Penentuan Vanadium dalam Baja 0,5 g sampel baja H2SO4 4N (1:9)
+Na2CO3 10% excess
larutkan encerkan
Endapan V dipisahkan, dicuci, dikeringkan, dilebur + NaOH (10xberat endapan) hasil leburan dilarutkan air dingin + NaOH dan dididihkan, disaring endapan dicuci dg NaOH 2% yg mengandung Na2SO4 1% filtrat dan air cucian dikumpulkan, diencerkan +H2O2 diukur A pada λ 460 nm
Kromium (Cr) • Di alam: mineral, batuan, tanah • 2 metode penentuan Cr: 1. Sebagai ion kromat 2. Sebagai kompleks krom difenilkarbasida (lebih sensitif) Ad 1, untuk material biji besi, alloy, baja pH>9 Amax pada λ 370 nm Interferensi: U, Ce, Cu(II), Mn(VII), Fe(III).
Penentuan Cr sebagai ion kromat • 1-5 g sampel yang mengandung Cr 500µg dilarutkan dalam H2SO4 10%, dipanaskan sempurna, diencerkan dg+NaHCO3 8% sampai diperoleh endapan stabil, kemudian disaring. • Endapan dicuci dg air panas lalu dilebur dg NaOH. • Hasil leburan dilarutkan kembali dalam air , disaring dan diukur A nya pada λ 370 nm.
Penentuan Cr sebagai kompleks krom difenilkarbasida • Pada λ 540 nm. • Larutan sampel (Cr 0,02-0,5µg/mL) • Interferensi: V, dapat direduksi dg diekstraksi dg oksin (8-hidroksikuinolin).
LATIHAN The iron, tin, and titanium in a sample were jointly precipitated as hydroxides, which were washed and ignited to produce Fe2O3, SnO2, and TiO2. This mixture of oxides, which amounted to 0.3768 g, was dissolved after fusion with potassium pyrosulfate. Analysis showed that 0.0322 g Ti was present. The iron was determined separately as an oxide; 0.1837 g FeO was found. What was the weight (mass) of tin in the sample? (Ar Ti=47.90; Sn=118.69; Fe=56)
