Jenis Pengecoran Besi

Jenis Pengecoran Besi

Bab ini akan membahas tentang macam-macam jenis besi cor.

Pengecoran Besi Abu-Abu

Ciri-ciri besi cor kelabu adalah struktur mikro grafisnya yang mampu menyebabkan patahnya material dan tampak berwarna abu-abu. Yang ini merupakan jenis besi cor yang paling umum digunakan dan juga bahan cor yang umum digunakan berdasarkan beratnya. Mayoritas besi cor kelabu memiliki dekomposisi kimia 2,5 persen hingga 4 persen karbon, 1 persen hingga 3 persen silikon dan sisanya merupakan komposisi besi.

Besi cor jenis ini memiliki kekuatan tarik yang lebih kecil dan ketahanan terhadap guncangan yang lebih kecil dibandingkan dengan baja. Kekuatan tekannya sebanding dengan baja karbon rendah dan menengah.

Semua sifat mekanik ini dikendalikan oleh bentuk serpihan grafit dan ukuran serpihan grafit, yang terdapat dalam struktur mikro besi cor kelabu.

Pengecoran Besi Putih

Besi jenis ini memiliki permukaan retak yang berwarna putih karena adanya endapan besi karbida yang disebut sementit. Karbon yang terkandung dalam besi cor putih mengendap dari lelehan sebagai sementit fase stabil dan bukan sebagai grafit. Hal ini dicapai dengan kandungan silikon yang lebih rendah sebagai bahan grafit dan laju pendinginan yang disuplai lebih cepat. Setelah pengendapan ini, sementit terbentuk sebagai partikel besar.

Selama pengendapan besi karbida, endapan menarik karbon dari lelehan aslinya, sehingga menggerakkan campuran ke arah yang mendekati eutektik. Fase selanjutnya adalah mereduksi besi menjadi karbon austenit, yang berubah menjadi martensit setelah didinginkan.

Karbida eutektik yang terkandung ini terlalu besar untuk memberikan manfaat pengerasan presipitasi. Pada beberapa baja mungkin terdapat endapan sementit yang jauh lebih kecil yang mungkin menyebabkan deformasi plastik dengan menghambat pergerakan dislokasi melalui matriks besi ferit murni. Mereka mempunyai keuntungan karena mereka meningkatkan kekerasan sebagian besar besi cor hanya karena kekerasan dan fraksi volumenya sendiri. Hal ini menyebabkan kekerasan massal dapat didekati dengan aturan campuran.

Kekerasan ini ditawarkan dengan mengorbankan ketangguhan. Besi cor putih secara umum dapat diklasifikasikan sebagai semen, karena karbida merupakan bagian terbesar dari material tersebut. Besi putih terlalu rapuh untuk digunakan pada komponen struktural, namun karena kekerasannya yang baik, ketahanan terhadap abrasi, dan biaya yang rendah, besi putih dapat digunakan sebagai permukaan aus pada pompa lumpur.

Sulit untuk mendinginkan coran tebal dengan kecepatan lebih cepat yang cukup untuk memadatkan lelehan besi cor putih, namun pendinginan cepat dapat digunakan untuk memadatkan besi cor putih yang sangat banyak dan setelah itu sisanya akan menjadi padat. mendingin dengan kecepatan lebih lambat sehingga membentuk inti besi cor kelabu. Cetakan yang dihasilkan ini disebut pengecoran dingin, dan memiliki keunggulan karena memiliki permukaan yang keras namun bagian dalamnya lebih keras.

Paduan besi putih kromium tinggi memiliki kemampuan memungkinkan pengecoran besar-besaran sekitar 10 ton impeler menjadi pengecoran pasir. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa kromium mengurangi laju pendinginan yang diperlukan untuk menghasilkan karbida melalui ketebalan material yang lebih besar. Karbida dengan ketahanan abrasi yang sangat baik juga dihasilkan oleh unsur kromium.

Pengecoran Besi Lunak

Besi tuang lunak diawali dengan pengecoran besi putih, kemudian dipanaskan pada suhu sekitar 950°C selama dua atau satu hari, kemudian didinginkan dalam jangka waktu yang sama.

Karbon dalam besi karbida kemudian berubah menjadi grafit dan ferit ditambah karbon akibat proses pemanasan dan pendinginan ini. Ini adalah proses yang rendah, namun memungkinkan tegangan permukaan mengubah grafit menjadi partikel bulat, bukan serpihan.

Spheroidnya relatif pendek dan berjauhan satu sama lain karena rasio aspeknya yang rendah. Mereka juga mengandung penampang bawah, retakan merambat dan foton. Berbeda dengan serpihan, besi cor mengandung batas tumpul yang berperan dalam mengurangi masalah konsentrasi tegangan yang ditemukan pada besi cor kelabu. Secara keseluruhan, sifat-sifat yang terdapat pada besi cor yang dapat ditempa lebih mirip dengan baja yang sifatnya ringan.

Pengecoran Besi Ulet

Kadang-kadang disebut juga besi cor nodular, besi cor ini mempunyai grafit berupa bintil-bintil yang sangat kecil, sedangkan grafitnya berbentuk lapisan-lapisan yang konsentris sehingga membentuk bintil-bintil. Karena itu, sifat-sifatnyabesi cor uletadalah baja spons yang tidak memiliki efek konsentrasi tegangan yang dihasilkan oleh serpihan grafit.

Jumlah konsentrasi karbon yang terkandung sekitar 3 persen hingga 4 persen, dan silikon sekitar 1,8 persen hingga 2,8 persen. Sejumlah kecil 0,02 persen hingga 0,1 persen magnesium, dan hanya 0,02 persen hingga 0,04 persen cerium bila ditambahkan ke paduan ini memperlambat laju pertumbuhan pengendapan grafit melalui ikatan ke tepi jalur grafit.

Karbon memiliki peluang untuk terpisah sebagai partikel berbentuk bola saat material membeku, karena elemen lain dikontrol dengan cermat dan pengaturan waktu yang tepat selama proses berlangsung. Partikel yang dihasilkan mirip dengan besi cor yang dapat ditempa, namun bagiannya dapat dituang dengan bagian yang lebih besar.

Elemen Paduan

Sifat-sifat besi tuang diubah dan ditambahkan berbagai unsur paduan atau paduan pada besi tuang. Sejalan dengan karbon adalah unsur silikon karena mempunyai kemampuan memaksa karbon keluar dari larutan. Persentase silikon yang lebih kecil tidak dapat sepenuhnya mencapai hal ini karena memungkinkan karbon tetap berada dalam larutan, sehingga membentuk besi karbida dan juga menghasilkan besi cor putih.

Persentase atau konsentrasi silikon yang lebih besar mampu memaksa karbon keluar dari larutan kemudian membentuk grafit dan juga menghasilkan besi cor kelabu. Bahan paduan lainnya yang tidak disebutkan termasuk mangan, kromium, titanium dan kemudian vanadium. Ini melawan silikon, mereka juga mendorong retensi karbon dan juga pembentukan karbida. Nikel dan unsur tembaga memiliki keunggulan karena meningkatkan kekuatan dan kemampuan mesin, namun tidak mampu mengubah jumlah karbon yang terbentuk.

Karbon yang berbentuk grafit menghasilkan besi yang lebih lunak sehingga mengurangi efek penyusutan, menurunkan kekuatan dan menurunkan massa jenis yang terkandung. Belerang sebagian besar merupakan kontaminan jika ditampung, dan membentuk besi sulfida yang mencegah pembentukan grafit dan juga meningkatkan kekerasan.

Kerugian yang ditimbulkan oleh belerang adalah membuat besi cor cair menjadi kental, sehingga menyebabkan cacat. Untuk memenuhi dan menghilangkan efek belerang, mangan ditambahkan ke dalam larutan. Hal ini dilakukan karena ketika keduanya digabungkan akan membentuk mangan sulfida, bukan besi sulfida. Mangan sulfida yang dihasilkan lebih ringan dibandingkan lelehannya dan cenderung melayang keluar dari lelehan dan masuk ke dalam terak.

Perkiraan jumlah mangan yang dibutuhkan untuk menghilangkan efek belerang adalah 1,7 unit kandungan belerang dan tambahan 0,3 persen ditambahkan di atasnya. Penambahan lebih dari jumlah mangan menghasilkan pembentukan mangan karbida dan ini meningkatkan kekerasan dan pendinginan kecuali pada besi abu-abu dimana hingga 1 persen mangan dapat meningkatkan kekuatan dan kepadatan yang terkandung. Nikel adalah salah satu elemen paduan yang paling umum karena memiliki kecenderungan untuk menghaluskan perlit dan struktur grafit, sehingga meningkatkan ketangguhan, dan meratakan perbedaan kekerasan antar ketebalan bagian.

Kromium ditambahkan dalam jumlah kecil untuk mengurangi grafit bebas dan menghasilkan rasa dingin. Hal ini karena kromium merupakan penstabil karbida yang kuat, dan dalam beberapa kasus dapat bekerja sama dengan nikel. Untuk kromium juga, sejumlah kecil timah pengganti dapat ditambahkan. Tembaga ditambahkan dalam sendok atau tungku sebanyak 0,5 persen hingga 2,5 persen untuk mencapai penurunan suhu dingin, pemurnian grafit, dan peningkatan fluiditas. Molibdenum juga dapat ditambahkan dalam urutan 0,3 persen hingga 1 persen sehingga juga meningkatkan suhu dingin, menghaluskan grafit, dan menghaluskan struktur perlit.

Biasanya ditambahkan bersamaan dengan nikel, tembaga, dan kromium untuk menghasilkan besi berkekuatan tinggi. Elemen titanium ditambahkan untuk berfungsi sebagai degasser dan deoxidizer, serta meningkatkan fluiditas. Proporsi 0,15 persen hingga 0,5 persen unsur vanadium ditambahkan ke besi tuang dan membantu menstabilkan sementit, untuk meningkatkan kekerasan dan menahan keausan dan efek panas.

Zirkonium membantu membentuk grafit dan ditambahkan dalam proporsi sekitar 0,1 persen hingga 0,3 persen. Elemen ini juga membantu dalam deoksidasi dan meningkatkan fluiditas. Dalam lelehan besi lunak, untuk meningkatkan jumlah silikon yang dapat ditambahkan, bismut dituangkan dalam skala 0,002 persen hingga 0,01 persen. Pada besi putih, ditambahkan unsur boron, yang membantu produksi besi yang mudah dibentuk, dan mengurangi efek pengerasan unsur bismut.