Waktu: 1 pertemuan @100 menit
Audio/Video
Soal-Tugas
Web
Mahasiswa dapat Besi Tuang menjelaskan Penggolongan Besi tuang penggolongan Besi Sifat masing masing jenis tuang dan sifat-sifatnya Besi tuang
Gambar
Topik (pokok, sub pokok bahasan, alokasi waktu)
Presentasi
VI
Tujuan Ajar/Keluaran/Indikat or
Teks
Pertemuan ke
Media Ajar
√
√
√
√
√
√
Metode Evaluasi dan Penilaian
a. Writing exam skor:0-100 (PAN). b. Tugas: Studi kasus penggunaan besi tuang di industri c.Latihan: 1. Jelaskan pembuatan besi tuang jenis nodular, dan malleable 2. Jelaskan perbedaan sifat yang pada berbagai jenis besi tuang !
Metode Ajar (STAR)
TCL, Mahasisawa berkelompok dan berdiskusi, SCL (Microteaching)
Aktivitas Mahasiswa
Aktivitas Dosen/Nama Pengajar
Sumber Ajar
1. Mengerjakan 1. Menyampaikan Surdia. T., Saito. S., tugas tentang materi sesuai 1997, Pengetahuan Besi tuang bahan ajar. Bahan Teknik 2. Menjelaskan 2. Memandu Djapri, S., 1987, hasil diskusi Metalurgi Mekanik kelompok di kelompok Video pengecoran depan kelas dengan bahan besi tuang, youtube.com Pengajar: And. Surjaka
BAB VI. BESI TUANG
PENDAHULUAN Deskripsi Singkat Besi tuang adalah paduan berbasis besi dengan kadar karbon tinggi, yaitu 2%-4%C dengan kadar Si 0,5%-3%. Besi tuang memiliki aplikasi di bidang rekayasa yang cukup luas terutama karena kemampuannya untuk langsung dibentuk menjadi bentuk akhir (net shape) atau mendekati bentuk akhir (near net shape) melalui proses solidifikasi (solidification) atau pengecoran (casting).
Manfaat Dengan pemahaman mengenai jenis, klasifikasi dan sifat berbagai besi tuang mahasiswa diharapkan dapat menentukan bahan yang tepat untuk aplikasi hasil produksi.
Relevansi Besi tuang merupakan salah satu bahan logam yang cukup banyak penggunaannya. Hal ini diakibatkan karena variasi jenis dan karakterisasinya yang beraneka ragam, terutama kemampuannya untuk dapat dibentuk langsung melalui proses casting. Dengan pemahaman mengenai jenis dan proses pembuatan besi tuang, mahasiswa dapat menentukan aplikasi yang paling tepat menggunakan besi tuang jenis tertentu.
Learning Outcomes 1. Mahasiswa dapat menjelaskan sifat dan karakterisasi paduan Besi Tuang pada 2. Mahasiswa dapat menjelaskan penggolongan besi tuang dan perubahan sifat saat dilakukan perlakuan panas. 3. Mahasiswa dapat menjelaskan pengolahan besi tuang. 4. Mahasiswa dapat menentukan jenis besi tuang yang sesuai untuk penggunaan tertentu.
PENYAJIAN Besi tuang mudah untuk dicor karena beberapa hal. Pertama, besi tuang mudah dilebur dan memiliki fluiditas yang sangat baik pada keadaan cairnya. Kedua, ketika
dituang besi tidak membentuk lapisan film pada permukaannya. Selain itu, besi tuang tidak mengalami penyusutan volume (shrinkage) yang terlalu tinggi pada saat solidifikasi. Gambar 3-18 Diagram Fase Fe-Fe3C menunjukkan Daerah Besi Tuang Kemampuan besi tuang untuk dapat dicetak menjadi bentuk yang diinginkan terutama berhubungan dengan adanya reaksi Eutectic pada diagram kesetimbangan Fe-Fe3C pada rentang kandungan karbon tersebut. Pada reaksi tersebut titik lebur paduan besi turun hingga sekitar 1130oC dengan rentang temperatur liquidus dan solidus yang sangat kecil, atau membeku seperti logam murni dengan satu titik beku. Di samping itu, reaksi eutectic penting pula di dalam merekayasa dan mengendalikan sifat-sifat besi tuang yang sangat tergantung pada karakteristik konstituen-konstituennya. Dekomposisi Autenite, seperti halnya pada baja, dapat dikendalikan sehingga dihasilkan matriks Ferrite, Pearlite, Bainite, atau Martensite. Solidifikasi dan dekomposisi austenite dapat diatur agar menghasilkan grafit (C) atau karbida (Cementite). Dengan menambahkan modifier dan innoculant bentuk grafit dapat pula direkayasa menjadi berbentuk bola (sphereoidal graphite), kompak (compacted graphite), dan serpihan (flake). Selanjutnya, karbida dapat diberi perlakuan panas lebih lanjut untuk mendekomposisi cementite, menghasilkan struktur yang mampu ditempa. Besi tuang dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis berdasarkan karakteristik struktur mikro menjadi besi tuang kelabu (gray iron), besi tuang nodular (nodular cast iron), besi tuang grafit kompak (compacted graphite cast iron), besi tuang putih (white cast iron), dan besi tuang mampu tempa (malleable cast iron). Gambar skematis jenisjenis besi tuang tersebut diperlihatkan tabel berikut ini.
Tabel 2. Jenis-jenis Besi Tuang, Struktur Mikro, Proses Pembuatan, dan Karakteristik Umumnya. BESI TUANG
STRUKTUR MIKRO
CARA PEMBUATAN
Besi Tuang Kelabu (Grey Cast Iron) *diberi nama kelabu (grey) karena patahannya berwarna kelabu.
Biasanya memiliki kadar karbon 2,54%. Jumlah silikon yang relatif tinggi (13%) diperlukan untuk mempromosikan pembentukan grafit. Kecepatan pembekuan sangat penting untuk mengatur jumlah grafit yang terbentuk (biasanya lambat hingga sedang). Laju solidfikasi berperan pula di dalam menentukan matriks yang terbentuk.
Besi Tuang Putih (White Cast Iron) *diberi nama putih karena patahannya berwarna putih.
Struktur karbida diperoleh dengan menjaga kandungan karbon (2,5-3,0%) dan silikon (0,51,5%) pada kadar rendah dan kecepatan pembekuan yang tinggi pada proses solidifikasi.
Besi Tuang Mampu Tempa (Malleable Cast Iron).
Bahan baku yang digunakan adalah besi tuang putih. Perlakuan panas untuk menghasilkan besi tuang mampu tempa terdiri atas: grafitisasi dan pendinginan. Pembentukan grafit dilakukan pada temperatur di atas temperatur eutectoid. Karbida akan berubah menjadi gafit (tempered carbon) dan austenite. Selanjutnya asutenite dapat didekomposisi menjadi ferrite, pearlite, atau martensite.
SIFAT MEKANIK Grafit berbentuk serpihan-serpihan panjang (flakes) Memiliki kekuatan dan keuletan rendah. Memiliki mampu mesin yang baik pada kekerasannya. Memiliki ketahanan aus (wear resistance) yang baik, tahan terhadap galling pada pelumasan terbatas serta memiliki kemampuan untuk menahan getaran (damping capacity) sangat baik. Memiiki struktur karbida (cementite) di dalam matriks pearlite. Keras, getas, dan tidak dapat dimesin. Memiliki ketahanan terhadap keausan (wear resistance) dan abrasi sangat baik.
Koloni grafit berbentuk bulat tidak teratur. Memiliki kekuatan, keuletan, dan ketangguhan lebih baik. Memiliki struktur uniform.
Besi Tuang Ulet atau Nodular (Ductile Iron, Nodular Cast Iron). * nama mengacu pada sifat dan bentuk grafit-nya
Kandungan karbon (3,0-4,0%) dan silikonnya (1,82,8%) sama dengan besi tuang. Kandungan sulfur (S) dan fosfor (P) sangat rendah kira-kira 10 kali lebih rendah dari besi tuang kelabu. Nodule berbentuk bola terbentuk pada proses solidikasi karena kandungan belerang (Sulfur) dan oksigen ditekan ke tingkat yang sangat rendah dengan menambahkan Magnesium (Mg) beberapa saat sebelum penuangan.
Partikel-partikel grafit berbentuk bola (speroid). Memiliki sifat-sifat yang hampir sama dengan malleable cast iron. Memiliki mampu mesin sangat baik dan ketahanan aus baik. Memiliki sifat-sifat yang mirip dengan baja (kekuatan, ketangguhan, keuletan, mampu bentuk panas, dan kemampukerasan).
Contoh Besi tuang sangat luas penggunaannya, sebagai salah satu contoh adalah penggunaan besi tuang sebagai landasan mesin produksi (lathe, milling). Hal ini karena sifat besi tuang yang mampu meredam getaran dengan baik.
Aktivitas Menentukan contoh aplikasi besi tuang dalam industri
Ilustrasi Mahasiswa dituntut untuk melihat proses pembuatan hasil produksi menggunakan bahan besi tuang melalui proses casting. Proses ini dapat diakses di youtube.com.
Rangkuman Besi tuang mudah untuk dicor karena beberapa hal. Pertama, besi tuang mudah dilebur dan memiliki fluiditas yang sangat baik pada keadaan cairnya. Kedua, ketika dituang besi tidak membentuk lapisan film pada permukaannya. Selain itu, besi tuang tidak mengalami penyusutan volume (shrinkage) yang terlalu tinggi pada saat solidifikasi. Besi tuang dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis berdasarkan karakteristik struktur mikro menjadi besi tuang kelabu (gray iron), besi tuang nodular (nodular cast iron), besi tuang grafit kompak (compacted graphite cast iron), besi tuang putih (white cast iron), dan besi tuang mampu tempa (malleable cast iron).
Petunjuk Penilaian dan Umpan Balik Nilai maksimal penyelesaian tes formatif adalah 100, sehingga tiap soal memiliki bobot 100/n (n adalah jumlah soal). Dari nilai pengerjaan tes formatif, tingkat serapan materi ajar oleh mahasiswa dapat diukur. Hasil ukuran tersebut akan digunakan sebagai evaluasi pembelajaran materi berikutnya.
Tindak Lanjut Kompetensi mahasiswa diharapkan dapat diukur dari nilai pengerjaan tugas, latihan dan tes formatif. Bagi mahasiswa yang memiliki nilai dibawah 40, dianggap belum memenuhi kompetensi, dan diharuskan melakukan ujian ulang.
