Material, Standarisasi, Dan Spesifikasi (1

MATERIAL, STANDARISASI, DAN SPESIFIKASI Disusun kembali oleh : Mhd. Tetuko munansyah

KONTRAK KULIAH Kehadiran Tugas Quiz MID Test/UTS UAS

: 10 % : 15 % : 10 % : 25 % : 40 %

• Mahasiswa diwajibkan hadir tepat pada waktunya. • Tidak dibenarkan memakai kaos oblong (kaos tanpa kerah) dan memakai sandal.

BUKU REFERENSI • S. Kalpakjian, Manufacturing Processes for Engineering Materials, Prentice Hall, 2003 • E.P. DeGarmo, Materials and Processes in Manufacturing, Prentice Hall Inc., 2004

• P.L. Mangonon, The Principles of Materials Selection for Engineering Design, Prentice Hall Inc., 1995 • B.H. Anstead, Proses Mekanik (terjemahan), Erlangga, 1979

Apakah Material Itu ? Material dipakai sejak manusia dilahirkan di bumi, sebagai salah satu sarana untuk bisa survive dalam kehidupannya. Dan dalam konteks alat produksi, material lahir secara bertahap seiring dengan perkembangan iptek yang dipahami oleh manusia, dimulai dengan jaman batu (stone age), perunggu(bronze age) dan besi (iron age) Di era kehidupan modern, material tidak cukup untuk sandang dan perumahan, tetapi sudah menjadi bahan baku utama segala macam industri. (sebagai contoh kecil, pesawat Boeing 747, “Jumbo Jet”, terdiri dari 82% aluminium, 13% baja, 4% titanium, dan 1% fiberglass). Beberapa dekade sebelumnya beberapa logam dan paduan (besi, tembaga, kuningan, timah putih, dan seng) dan keramik (bahan kerajinan, lantai, bangunan,dll), serta polimer alami (wool, katun, asbes, selulose) sudah cukup memenuhi kebutuhan manusia. Di akhir abad 19 awal abad 20, lahir kemampuan manusia sebagai “man made a new material or man-made age”, meskipun baja masih menjadi material utama dalam rekayasa teknik, aluminium dan polimer semakin komersial menggantikan fungsi sebagian komponen baja.

Evolusi Material Teknik Periode

Logam (metal)

> 10,000 B.C 5000 4000 3000 2000 0 1000 A.D 1500 1600 1700 1800 1850 s/d 1900 1910 – 1930 1940 – 1960 1970 -1980 1980 - 2000

Keramik Batu, gelas/kaca, bata, semen

Emas, Perak Tembaga Perunggu (bronze) Besi (iron)

Polimer Kayu Katun (cotton) Selulosa

Besi ccor (cast iron)

Baja (steel) Baja paduan (alloy steel)

Beton bertulang (reinforced concrete)

Al-alloy, Mg-alloy, Ni-alloy Ti, V, Cr-alloy, Hf, Nb, Moalloys, Zr, Ta, W-alloys. Glassy metal, shape memory metal. Pengembangan berikutnya relatif lambat

Fused silica Mullite, Titania, Pyroceramic, Spinels, Alumina, Silicoon carbide New ceramic, Cermet, Urania, Berylia, etc.

Nylon, Acrylic, Polystyrene. Polyethylene Epoxies Polysulphones Urethanes New polymer (strong, heat resistance, etc.)

Klasifikasi Material (1)

(2)

(3)

(4)

Material logam, merupakan elemen kimia yang tersusun dalam bentuk kristal, secara visual opaque, lustrous, penghantar listrik dan panas yang baik, apabila di poles menjadi reflektor sinar. Umumnya logam bersifat kuat, ulet, bisa ditempa, relatif lebih berat daripada material lain, seperti baja (Fe), aluminium (Al), tembaga (Cu), seng (Zn), nikel (Ni), titanium (Ti), dll. Keramik, termasuk material an-organik, non metallic solid, yang dimanfaatkan setelah melalui proses pemanasan, bahkan dikombinasikan dengan tekanan tinggi. Sehingga bersifat stabil pada temperatur tinggi, isolator, tahan korosi, dll. Seperti Urania (UO2), beryllia (BeO), alumina (Al203) bahan keramik yang dipakai di lingkungan industri reaktor nuklir. Polimer (dikenal sebagai plastik atau resin), material yang terdiri dari kumpulan rantai unit molekular (monomer atau mers) menjadi ikatan berulang membentuk molekul lebih besar (makromolekul). Perkembangan iptek 50 tahun terakhir memicu penemuan sintentik organik dan polimer an-organik meningkat dengan pesat (fiber, plastik, rubber, paint, coating material, dll.) Komposit material, merupakan campuran dari ketiga material tersebut diatas. Seperti fiberglass, merupakan campuran antara polimer sebagai matrik dan serat kaca (fiber) sebagai penguatnya.

Two-phase alloys Eutecticts

METALS Laminates

Cermets Dispersion-strengthened alloys Reinforced concrete

Wood Rubber-filled

Two

Carbon-fiber polymers

POLYMERS

Polymers

Boron-fiber polymers

CERAMICS

phase ceramics

Ceramics-filled polymers Fibre glass

Pyroceramic

Glass-filled polymers

Glass-filled cements

GLASSES Phase-separated glasses

The classes of engineering materials and the composites which can be formed within a class and between classes

Tahapan Pemilihan Material Pemilihan material bisa dikategorikan sebagai proses problem solving, melalui tahapan umum : (1) Analisa problem (2) Formulasi solusi alternatif (3) Evaluasi alternatif (4) Pengambilan keputusan

Tahapan proses seperti tersebut diatas dapat dikembangkan : 1. Disainer menyusun daftar kondisi operasional dan lingkungan, dimana produk akan berfungsi; 2. Berdasarkan daftar, diperlukan jawaban yang diperlukan agar produk tahan dan mampu menghadapi kondisi tersebut, termasuk perubahannya, 3. Disainer menyusun beberapa material, membandingkan sifat-sifatnya satu sama lain, dikaitkan dengan kondisi operasional dan lingkungan. 4. Disainer menentukan / memilih material dengan pertimbangan menyeluruh.

Rancang Bangun & Rekayasa Teknik Merupakan tugas yang kompleks memerlukan pertimbangan banyak faktor yang saling berkaitan, tetapi tidak semua compatible; melalui 3 kategori pendekatan : (1)Persyaratan fungsional;

(2)Analisa total life cycle; (3)Faktor utama lain.

•Ketiga kategori diatas ada yang overlapping, tetapi saling melengkapi, maka disainer idealnya harus mengetahui faktor mana yang relatif paling penting dan sangat berdampak pada disain

Rancang Bangun & Rekayasa Teknik Lingkup Persyaratan Fungsional : 1. Spesifikasi performance a. Difinisi / menetapkan kebutuhan b. Risiko dan konsekuensi under-specification c. Konsekuensi over-specification 2. Konfigurasi disain a. Pertimbangan beban dan tegangan b. Batasan ukuran, berat atau volume c. Lingkungan agresif, atau berpotensi mempercepat kerusakan d. Antisipasi kerusakan e. Keandalan, pemeliharaan, ketersediaan, dan kemampuan repair f. Jumlah yang akan di produksi dan kandidat material 3. Re-disain a. design review, b. simplifikasi /standarisasi, c. substitusi fungsi

Persyaratan Fungsional Dalam Disain Disain harus memenuhi spesifikasi performance yang merefleksikan hasil analisa menyeluruh tentang persyaratan fungsi produk. Ada perbedaan antara spesifikasi performance (dasar persyaratan fungsional suatu produk) dan spesifikasi produk (daftar persyaratan konfigurasi, toleransi, material, cara manufaktur, dll).

Contoh menentukan spesifikasi performance, yang dikaitkan dengan ketahanan korosi, dapat melalui tiga tahapan yang berbeda : (1) Mencegah kontaminasi karena produk terkorosi, misalnya pada peralatan industri makanan,

(2) Mencegah kebocoran (keluar atau masuk) suatu tangki tertutup, misalnya tangki bahan bakar otomotif, (3) Mencegah integritas struktur konstruksi, misalnya jembatan harus mempunyai umur pakai puluhan tahun.

Persyaratan Fungsional Dalam Disain Ilustrasi : Spesifikasi performance sistem knalpot mobil (automotive exhaust system), harus memenuhi persyaratan fungsional sebagai berikut : 1. Menghantarkan gas buang mesin menjauhi dari unit mesin, 2. Mencegah gas beracun masuk kedalam mobil, 3. Mendinginkan gas buang, 4. Mengurangi kebisingan mesin (engine noise), 5. Mengurang bagian body mobil terekspos dengan gas buang, 6. Pengaruh terhadap performance mesin sekecil mungkin, 7. Membantu mengontrol emisi gas buang yang tidak diinginkan, 8. Mempunyai umur-pakai dalam rentang waktu yang dapat diterima, 9. Mempunyai nilai biaya yang logis, baik sebagai komponen orisinil dan sebagai komponen yang diganti.

Persyaratan Fungsional Dalam Disain Untuk mendukung spesifikasi performance sistem knalpot mobil (automotive exhaust system),maka bentuknya : 1.Terdiri dari satu rangkaian tubes, atau tabung / pipa yang mengumpulkan gas dari engine, dan mengalirkan kearah belakang mobil,

2.Ukuran tabung / pipa ditentukan berdasarkan volume gas buang yang akan dialirkan, 3. Ada komponen tambahan dalam sistem knalpot, yaitu muffler, berfungsi untuk meredam / mengurangi suara, 4.Bahkan, ada yang di isi dengan katalis, untuk mengubah gas beracun menjadi turun kadarnya dan emisinya tidak berbahaya, 5. Umur-pakai sistem knalpot harus diperhitungkan dikaitkan dengan materialnya tahan terhadap panas, kelembaban gas buang, perubahan cuaca, kondensasi air, lumpur, dll. 6.Penempatan sistim knalpot, relatif komplek tetapi tidak mengganggu konstruksi mobil ketika melaju / bergerak, maupun tempat penumpang.

Rancang Bangun & Rekayasa Teknik Lingkup total life cycle dalam disain : 1. 2. 3. 4.

Pemilihan material Mampu atau kemudahan dalam produksi Mempunyai ketahanan Mempunyai nilai ekonomis dan secara teknis mudah untuk di re-cycling

5. Persyaratan atau pertimbangan energi (produksi, operasional, reklamasi) 6. Ramah terhadap lingkungan (dampak produk terhadap lingkungan, pengaruh lingkungan terhadap produk, 7. Inspeksi dan pengujian untuk jaminan kualitas 8. Handling 9. Packaging 10.Pengiriman dan penyimpanan 11.Nilai barang bekas (scrap value).

Completing the Materials Cycle

Sumber : Fakultas Metallurgi UI

Rancang Bangun & Rekayasa Teknik Lingkup Faktor Utama Dalam Disain : 1. Perkembangan terakhir (pengetahuan, patent, kompetitor,dll) 2. Kesesuaian dengan standard 3. Persyaratan keamanan (registrasi dari otoritas yang mewakili konsumen,warning, label, dll). 4. Keamanan dan kesehatan kerja dalam proses manufaktur, 5. Persyaratan lingkungan, 6. Standard industri (SNI, ASTM, ANSI, SII, JIS, dll), 7. Faktor manusia (kemudahan dalam operasional, pemeliharaan), 8. Estetika 9. Biaya

Rancang Bangun & Rekayasa Teknik Lingkup Faktor Utama Dalam Disain : Ada dua alasan mengapa material tertentu untuk aplikasi tertentu pula selalu dipilih, karena : (1) material tersebut sudah umum (alasan teknis dan ekonomis saat itu) seperti pelat baja karbon bodi mobil, besi cor untuk rumah mesin, dll; (2) material tersebut mempunyai sifat yang cocok dan unik sesuai fungsinya.

Tetapi dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi (meningkatnya hak patent suatu penemuan maupun inovasi), kebutuhan yang semakin meningkat dari aspek keamanan, khususnya dampaknya bagi manusia, perlindungan lingkungan, aspek produksi dan manufaktur (evaporative casting, CNC maching, otomatisasi, dll), penghematan biaya, khususnya biaya energi, serta berkembangnya standard, maka material-material konvensional, banyak yang di substitusi, sebagian komponen dari baja digantikan aluminium, plastik, dll.

Faktor Umum Dalam Pemilihan Material (1) Persyaratan fungsional dan batasan (constraint) (2) Sifat mekanis (mechanical properties) (3) Konfigurasi disain (4) Ketersediaan dan alternatif material (5) Kemampuan dan kemudahan di fabrikasi (casting, rolling, forming, forging, welding, dll). (6) Ketahanan terhadap serangan korosi dan degradasi sifat mekanis karena lingkungan, (7) Stabilitas, terhadap lingkungan khususnya temperatur, radiasi (8) Sifat yang unik dan dominan (9) Biaya material (cost of raw material).

Sifat Mekanis (Statik) Dan Disain Dalam konfigurasi disain maupun pemilihan material tidak lepas dari sifat mekanisnya, khususnya sifat statiknya, mencakup : (1) Kekuatan tarik maksimum (ultimate tensile strength), merupakan kekuatan maksimum yang mampu ditahan material sebelum patah, (2) Kekuatan mulur (yield strength), tegangan terendah dimana dimulainya deformasi plastis. (3) Kekerasan (hardness), ketahahan material terhadap beban indentasi (beban di satu titik). (4) Keuletan (ductility), diukur berdasarkan prosentase pengecilan penampang atau pertambahan panjang saat uji tarik spesimen. (5) Ketangguhan (toughness), diukur berdasarkan besarnya energi yang mampu diserap dalam uji impak. Sifat-sifat tersebut diatas dikaitkan dengan sifat mekanis –dinamik, serta agresifitas lingkungan berdampak pada bentuk kerusakan (failure mode)

Faktor-faktor yang mempengaruhi service life peralatan (contoh heat exchanger atau tangki di Pabrik Kimia, pompa, jembatan, otomotive, dll) (1) Disain (Design) (2) Material untuk konstruksi (Material of construction)

(3) Spesifikasi (Specification) (4) Fabrikasi dan kontrol kualitas (Fabrication & quality control).

(5) Pengoperasian (Operation) (6) Pemeliharaan (Maintenance)

(7) Kondisi lingkungan (Environmental conditions)

Dari berbagai faktor tersebut tadi, yang relatif bobotnya penting adalah : (1) Disain dan (2) Material. Keduanya sama pentingnya untuk mencapai kinerja (performance) dan umurpakai (life time) seperti yang diinginkan.

Availability in form required

Corrosion Resistance

Cost

Optimum material of construction

Mechanical strength: Low temperature Intermediate temperature Elevated temperature

Fabricability:

Cost and ease of maintenance

Ease of forming Ease of welding Ease of heat treatment Ease of machining

PEMILIHAN MATERIAL YANG SESUAI UNTUK REKAYASA KONSTRUKSI TERGANTUNG BEBERAPA FAKTOR.

APAKAH STANDARD ??? • Standard ditulis oleh Institusi Standard seperti BSI ( Inggris ), AFNOR

(Perancis), DIN (Jerman), ANSI, ASTM, AISI, API, SAE (Amerika ), JIS (Jepang) dan SNI (Indonesia) • Institusi Standard mempunyai kebijakan redaksional yang tegas dan lugas dan biasanya rancangan standard dikaji ulang oleh berbagai pihak yang terkait. •Standard dirancang seputar “Persyaratan”, dimana harus cocok atau sesuai dengan apa yang harus dicapai. •Persyaratan tersebut harus mampu di uji (verifiable) dan berbagai variasinya harus dapat di kontrol. •Apabila didalam standard masih ada kalimat atau ketentuan yang mengijinkan adanya perubahan, misalnya dengan kata-kata “ by agreement”, maka akan mengurangi tingkat keandalan standarisasi.

HIRARKI BADAN STANDARISASI INTERNASIONAL : INTERNATIONAL STANDARD ORGANIZATION ( ISO ) UNIFIED NUMBERING SYSTEM (UNS)

REGIONAL

:

??? NASIONAL

:

ANSI, JIS, SNI, BS, DLL.

INDUSTRI : API, ASME, SAE, TEMA, SII, ETC. PERUSAHAAN (COMPANY) : Operator, Contractor, Supplier

APAKAH UNIFIED NUMBERING SYSTEM ( UNS ) ? (1) Tahun 1967 : SAE dan ASTM menyusun standard sebagai supplement yang sudah ada. (2) Tahun 1974: SAE dan ASTM mengeluarkan dokumen panduan ( sekitar 1000 spesifikasi baja, stainless steel dan super alloy, aluminium, dll. ) (3) Tahun 1986 : UNS-Handbook ( Edisi ke-4 ) di cetak dan dipakai sebagai Worldwide Guide; dan sudah memuat sekitar 3000 informasi tentang material. Diskripsi UNS : • Dikategorikan ke dalam 18 group material dan paduan. • Cara penomoran menggunakan awalan huruf tunggal di ikuti angka 5 digit. ( Contoh: AISI 1020 ---> UNS G10200; AISI SS 316 ---> S 31600; AA AI 2024 ---> UNS A92024 )

UNIFIED NUMBERING SYSTEM - UNS UNS number consists of a single letter prefix followed by five digits in most cases, the letter is suggestive of the family of metals identified, for example ;

A : for aluminium, P : for precious metals, N : for nickel C : for copper

UNS - FOR METAL AND ALLOY FERROUS METALS : D00001 – D99999 F00001 – F99999 G00001 – G99999 H00001 – H99999 K00001 – K99999 S00001 – S99999 T00001 – T99999 Nonferrous Metals : A00001 – A99999 C00001 – C99999 E00001 – E99999 L00001 – L99999 M00001 – M99999 N00001 – N99999 P00001 – P99999 R00001 – R99999

Specified mechanical properties steels. Cast Irons; Gray, malleable, pearlitic malleable, ductile ( Nodular ). AISI – SAE carbon and alloy steel. AISI – “H” steels. Miscellaneous steels and ferrous alloys. Stainless steels. Tool steels

Aluminium and aluminium alloys. Copper and copper alloys. Rare earth and rare earthlike metals. Low melting metals. Miscellaneous metals. Nickel and nickel alloys. Precious metals. Reactive and refactory metals.

For example, (a) carbon steel, presently indentified by AISI 1020, is covered by UNS G11020; (b) free cutting brass, now indentified by CDA 360, is covered by UNS C36000.

APAKAH SPESIFIKASI ??? Spesifikasi biasanya ditulis oleh suatu perusahaan, asosiasi perdagangan atau suatu departemen pemerintahan. Spesifikasi ditulis oleh seseorang atau team tanpa dikonsultasikan dengan pihak lain yang terkait, dan dirancang untuk memenuhi atau cocok dengan aplikasi tertentu Kedua terminologi, yaitu standard dan spesifikasi dimanfaatkan secara terbatas di lingkup permasalahan teknis. Sedangkan istilah kontrak dan keuangan dicakup di dalam dokumen yang lain.

Tabel 1. Standard produk baja (USA)

AKRONIM AAR ABS API AREA ASME ASTM MIL/JAN FED SAE AMS AISI UNS

STANDARD American Ass’n of Railroads American Bureau of Shipping American Petroleum Institute American Railway Engineering Ass’n American Society of Mechanical Engineers American Society for Testing & Materials Departement of Defense General Services Administration Society of Automotive Engineers Aerospace Materials Specification American Iron & Steel Institute ASTM/SAE-United Numbering System

KRITERIA DALAM MENYUSUN SPESIFIKASI

Spesifikasi yang baik terdiri dari elemen utama / kunci yang mudah dipahami secara jelas oleh pemilik, perancang, kontraktor dan subkontraktor, antara lain mencakup : (1)

Judul yang jelas ( a clear title )

(2)

Ruang lingkup ( scope )

(3)

Pengecualian ( Exceptions )

(4)

Terminologi

(5)

Dokumen referensi

(6)

Deskripsi persyaratan ( apa, kapan dan bagaimana, dll. )

(7)

Standard untuk mengukur kualitas

(8)

Dokumentasi

KLASIFIKASI BAHAN / MATERIAL FUNGSI : (1) Standard atau spesifikasi bahan/material logam (2) Pedoman untuk pemilihan material ( material selection ) (3) Dokumentasi bagi konsumen dan produsen TUJUAN : (1) Mengetahui produk / material logam yang tersedia di pasaran. (2) Karakterisasi produk / material logam untuk keperluan rekayasa teknik, antara lain; (a) Technical drawing, (b) Purchasing specification

KLASIFIKASI SPESIFIKASI Spesifikasi teknis dapat diklasifikasikan menjadi empat kategori, sebagai berikut ; (1) Spesifikasi disain (rancangan) - design specification adalah kriteria disain untuk suatu produk atau sistem peralatan / fasilitas tertentu, dll. (2) Spesifikasi material - menyajikan komposisi material dan sifat fisik maupun sifat mekanis, termasuk sifat korosi, dll. (3) Spesifikasi konstruksi - cara-cara konstruksi yang memanfaatkan material tertentu atau spesifikasi, dll. (4) Spesifikasi kinerja/unjuk kerja ( Performance ) - persyaratan unjuk kerja / kinerja suatu produk, peralatan, sistem rekayasa teknis atau produk, atau suatu fasilitas untuk periode waktu tertentu ( umur disain).

CAKUPAN INFORMASI SPESIFIKASI MATERIAL (1) Diskripsi; menerangkan jenis produk / proses ( misal hot rolled, cold rolled, forged, sheet, strip, bar, shape, dll.). (2) Komposisi kimia; termasuk cara mengukurnya. (3) Sifat mekanis; termasuk cara / metoda pengujian. (4) Toleransi dimensi ( ketebalan, panjang, lebar, kerataan, diameter, dll.) (5) Kondisi permukaan ( surface finishing ) • Kekasaran ( roughness ) • Goresan ( scratches )

CAKUPAN INFORMASI SPESIFIKASI MATERIAL ( Lanjutan )

(6) Persyaratan khusus, mencakup: • Coating • Packaging • Corrosion test • Forming test • Allowable defects (metallurgical defects, casting defects, forging defects, etc. ) Catatan : Butir (6) biasanya menyebabkan adanya extra cost yang dibebankan kepada cost of raw material.

TERMINOLOGI DI DALAM KLASIFIKASI LOGAM BAJA DAN PANDUANNYA GRADE : Digunakan untuk membedakan material baja dan panduannya atas dasar komposisi kimia atau kadang-kadang menunjukkan kekuatan bahan. TYPE : Digunakan untuk membedakan material baja dan panduannya berdasarkan proses de-oksidasi yang dilakukan: atau kadang-kadang komposisi kimianya. CLASS : Digunakan untuk membedakan material baja dan panduannya atas dasar strata kekuatannya atau surface smothness. DI DALAM STANDARD ASTM TERMINOLOGI DI ATAS SERING DIPERTUKARKAN

TERMINOLOGI DI DALAM KLASIFIKASI LOGAM BAJA DAN PANDUANNYA ( lanjutan ) CONTOH : ASTM A 533 ( Alloy steel for pressure vessel plate ); “type” digunakan untuk menunjukkan komposisi kimia; dan “class” menunjukkan strata kekuatannya. ASTM A 515 ( Carbon steel pressure vessel plate ); grade menunjukkan strata kekuatan. ASTM A 302 ( alloy steel for pressure vessel plate ); grade ( A s/d D ) menunjukkan persyaratan komposisi kimia dan sifat mekanis.

DESKRIPSI KUALITAS ( QUALITY DESCRIPTOR ) Istilah kualitas ( quality ) di dalam industri baja untuk mendiskripsikan produk yang dihasilkan mencakup : • Karakteristik khusus • Aplikasi tertentu • Proses fabrikasi lanjut, atau manufacturing khusus, dan lainlain. TUJUAN : (1) Agar terjadi komunikasi yang baik antara para produsen, atau antara produsen dan konsumen. (2) Mendiskripsikan kualitas produk logam baja dan panduan sesuai dengan yang diinginkan atau penggunaannya maupun fungsinya.

DESKRIPTOR KUALITAS BAJA KARBON DAN PANDUAN

Quality Descriptors mendeskripsikan kualitas produk logam baja dan panduannya sesuai dengan penggunaannya. A. Baja Karbon 1. Semi finished for forging 1.1 Forging Quality • Special Hardenability • Special Internal Soundness • Nonmetallic Inclusion Requirement • Special Surface

DESKRIPTOR KUALITAS BAJA KARBON DAN PANDUAN ( lanjutan ) 2. Carbon Steel Structural Section 2.1. Structural Quality 3. Carbon Steel Plate • Regular Quality • Structural Quality • Cold Drawing Quality • Etc.

DESIGNATION Adalah specific indentification setiap grade, type atau class material baja dan paduannya dengan memberikan kode angka, huruf atau symbol sedemikian; sehingga identitas material tersebut bersifat unik dan memberikan makna atau arti nilai atau sifat tertentu material logam.

Biasanya berdasarkan sifat atau nilai komposisi kimianya, atau sifat mekanisnya. Standard atau spesifikasi material logam yang unik dan mempunyai nama, banyak dipakai oleh : (1) American Iron and Steel Institute( AISI ) (2) Society of Automotive Engineering (SAE) (3) Deutsche Industrial Norm ( DIN )

CLASSIFICATION OF IRON AND STEEL ACCORDING SAE AND AISI The first number indicates the type of steel. Carbon, for instance, is denoted by the number 1, 2 is a nickel steel, 3 is a nickel-chromium steel and so on. The second digit indicates the approximate percentage of the predominant alloying element. The AISI prefixes are as follows: B - Acid Bessemer, carbon steel C - Basic open heart carbon steel CB - Either acid Bessemer or basic open hearth carbon steel at the option of the manufacturer D - Acid open hearth carbon steel E - Electric furnace alloy steel The AISI suffix H is used where hardenability is a major requirement

AISI - SAE system of designations Numerals and digits

Type of steel and nominal alloy content

Carbon Steels

Numerals and digits

Nickel - Chromium - Molybdenum Steels

10XX(a)….. 11XX ……. 12XX……..

Plain carbon (Mn. 1,00% max ) Resulfurized Resulfurized and rephosphorized

43XX…..

15XX……..

Plain carbon ( max Mn range - 1.00 to 1.65% )

47XX……

Manganese Steels 13XX…….. Mn 1.75 Nickel Steels 23XX…….. 25XX……..

Type of steel and nominal alloy content

Ni 3.50 Ni 5.00

Nickel-Chromium Steels 31XX……. Ni 1.25; Cr 0.65 and 0.80 32XX……. Ni 1.75; Cr 1.07 33XX……. Ni 3.50; Cr 1.50 and 1.57 34XX……. Ni 3.00; Cr 0.77 Molybdenum Steels 40XX…… Mo 0.20 and 0.25 44XX…… Mo 0.40 and 0.52 Chromium-Molybdenum Steels 41XX…. Cr 0.50, 0.80 and 0.95; Mo 0.12, 0.20, 0.25 and 0.30

43BVXX.

81XX…… 86XX…… 87XX…… 88XX…… 93XX…… 94XX…… 97XX…… 98XX……

Ni 1.82; Cr 0.50 and 0.80; Mo 0.25 Ni 1.82; Cr 0.50;Mo 0.12 and 0.25; V 0.03 min Ni 1.05; Cr 0.45; Mo 0.20 and 0.35 Ni 0.30; Cr 0.40; Mo 0.12 Ni 0.55; Cr 0.50; Mo 0.20 Ni 0.55; Cr 0.50; Mo 0.25 Ni 0.55; Cr 0.50; Mo 0.35 Ni 3.25; Cr 1.20; Mo 0.12 Ni 0.45; Cr 0.40; Mo 0.12 Ni 0.55;Cr 0.20; Mo 0.20 Ni 1.00; Cr 0.80; Mo 0.25

Nickel-Molybdenum Steels 46XX….. Ni 0.85 and 1.82; Mo 0.20 and 0.25 48XX…… Ni 3.50; Mo 0.25 Chromium Steels 50XX….. Cr 0.27, 0.40, 0.50 and 0.65 51XX….. Cr 0.80, 0.87, 0.92, 0.95, 1.00 and 1.05

Numerals and digits

Type of steel and nominal alloy content

Chromium Steels 50XXX… 51XXX… 52XXX…

Cr 0.50 Cr 1.02 Cr 1.45

C 1.00 min

Chromium - Vanadium Steels 61XX….

Cr 0.60, 0.80 and 0.95; V 0.10 and 0.15 min Tungsten-Chromium Steel 72XX…. W 1.75; Cr 0.75 Silicon-Manganese Steels 92XX…. Si 1.40 and 2.00; Mn 0.65, 0.82 and 0.85; Cr 0.00 and 0.65 High-Strength Low-Alloy Steels 9XX…. Various SAE grades Boron Steels XXBXX…

B denotes boron steel

Leaded Steels XXLXX.. L denotes leaded steel (a) XX in the last two digits of these designations indicates that the carbon content ( in hundredths of a percent ) is to be inserted

Klasifikasi baja menurut AISI & SAE

Baja seri 1045 utk yoke ball • 1045 termasuk seri 10xx atau seri baja karbon • Angka 45 merupakan kandungan karbon = 45/100 % = 0,45%

DIN Material Designation Penjelasan nama baja dan paduannya berdasarkan komposisi kimia (menurut DIN EN 10027); angka awal menunjukkan kandungan karbon x 100, diikuti elemen paduan, dan prosentase elemen paduan tersebut. • Faktor untuk elemen Co, Cr, Mn, Ni, Si, W = x 4 • • •

Faktor untuk elemen Al, Cu, Mo. Ti, V, Nb, Ta, Be, Pb, Zr = x 10 Faktor untuk N, P, S, Ce = x 100 Faktor untuk B = x 1000

Paduan rendah (low alloy) total elemen paduan < 5%, dan paduan tinggi (high alloy) total element paduan > 5, dimana ditambah huruf X di depan angka awal (karbon). Pada paduan tinggi, angka dibelakang elemen paduan menunjukkan prosentasenya tanpa memperhatikan faktor pembagi diatas.

DIN Material Designation Contoh : 1) 55 CrNiMoV 4 2 4 (DIN 1.2742), komposisinya C = 0,55%, Cr = 1%, Ni = 0,50%, Mo = 0,40%, V < 0,10% (tidak dituliskan). Dalam tabel tertulis C = 0,53-0,58%, Cr = 0,90-1,10%, Ni = 0,45 - 0,60%, Mo = 0,38-0,48%, V = 0,03-0,10%. 2) X3NiCoMoTi 18 9 5 1 (DIN 1.2709), komposisinya C = 0,03%, Ni = 18%, Co = 9%, Mo = 5%, Ti = 1%. Dalam tabel C = 0,03%, Ni = 1719%, Co = 8,5-10%, Mo = 4,50-5,20%, dan Ti = 0,8-1,20%. 3) GX25MnCrNi 8 8 6 (DIN 1.3966), komposisinya C = 0,25%, Mn = 8%, Cr = 8%, Ni = 6%; dalam tabel C = 0,22-0,28%, Mn = 7,50-9,50%, Cr = 7 -8,5%, dan Ni = 5 – 6,5%. Catatan : Huruf G berarti produk tersebut dalam bentuk coran (cast = Guss).

Klasifikasi Baja (Steel) • DIN Code Number

Material Type of Treatment Number deoxidation condition

St 33-1 St 33-2 USt 34-1 RSt 34-1 USt 34-2 USt 34-2 USt 37-1 RSt 37-1 USt 37-2 USt 37-2 St 37-3

1.0033 1.0035 1.0100 1.0150 1.0102 1.0108 1.0110 1.0111 1.0112 1.0114 1.0116

5/28/2013

U R U R U R U R RR

U, N U, N U, N U, N U, N U, N U, N U, N U, N

Tensile strength (kg/mm2)

Yield point (kg/mm2)

33-50

19

34-42

21

28 (20)

37-45

24

25 (18)

Template copyright www.brainybetty.com 2005

Elongation (%) [lo=5do] 18 (14)

50

Classification scheme for the various ferrous metal alloys

Ferrous metal alloys

Ferrous

Nonferrous

Steels

Cast iron

Low alloy

Gray

Ductile

White

Malleable

iron

Nodular iron

iron

iron

High alloy

Low carbon

Plain

High strength, low alloy

Medium carbon

Plain

Heat treatable

High carbon

Plain

Tool

Stainless

STEEL SELECTION FOR USES Several properties should be considered when selecting a piece of steel for a job:

a) Strength, b) Machinability, c) Hardenability, d) Weldability, e) Formability, f) Fatigue resistance, g) Corrosion resistance. Uses of ferrous metals by carbon content. Hardness and strength of steels depend largely upon their carbon content and heat treatment. Carbon content ( % )

Elongation in tensile test (%)

Nil ( i.e. pure iron) 0.2 0.4 0.6 0.8 1.2

42 37 31 22 17 3

STEEL SELECTION FOR USES (Lanjutan ) Type

Carbon Range (%)

SAE Number

Low

0.05-0.30

Medium

0.30-0.60

1006 1008 1010 1015 1020 1030 1111 1113 1040

Typical Uses

Carbon Steels

1060

For cold formability Wire, nails, rivets, screw Sheet stock for drawing Fenders, pots, pans, welding rods Bars, plates, structural shapes, shafting Forgings, carburized parts, keystock Free-machining steel Free-machining steel Heat- treated parts that require Moderate strength and high toughness Such bolts, shafting, axles, spline shaft Higher strength, heat-treated parts with moderate toughness such as lock washers, springs, band saw blades, ring gears, valve springs, snap rings.

STEEL SELECTION FOR USES (Lanjutan Type High

Carbon Range SAE (%) Number 0.60-2.0

1070 1080 1095

Typical Uses Chisels, center punches Music wire mower blades, leaf spring. Hay rake times, leaf springs, knives, wood working tools, files, reamers. Ball bearing, punches, dies.

52100 Cast Iron Gray

2.0-4.5

White

2.0-3.5

Malleable

2.0-3.5

Ductile ( nodular )

2.0-4.5

Machinable castings such as engine blocks, pipe, gears, lathe beds. Nonmachinable casting such as cast parts for wear resistance Produced from white cast iron; machinable casting such as axle and differential housings, crankshafts, camshafts. Machinable casting such as pistons, cylinder blocks and heads, wrench, forming dies.

)

STAINLESS STEEL ALLOYS Iron based alloy containing a minimum of 10 to 12% chromium Chromium combines with oxygen to form a thin layer of CHROMIUM OXIDE This alloy has RESISTANCE to staining and corrosion TYPES OF STAINLESS STEEL AUSTENITIC - non magnetic FERRITIC - magnetic MARTENSITIC - magnetic DUPLEX - magnetic PRECIPITATION HARDENING (PH) - magnetic

AUSTENITIC STAINLESS STEEL 300 SERIES • The 18% Chromium and 8 % Nickel • •

Austenitic Stainless Steels - non magnetic Easy to weld, but does not perform well in chloride environments

200 SERIES A higher percentage of manganese and lower nickel content is used to reduce cost. Nitrogen is added as strengthening agent. These alloys have higher tensile strength and equal or greater corrosion resistance than many of the 300 series.

FERRITIC STAINLESS STEEL 400 SERIES Ferritic Stainless steel have 11.5 to 18 % Chromium Lower carbon content, than Martensitic Stainless Steels. Type 430, 442 and 446 are not hardenable

MARTENSITIC STAINLESS STEEL 400 SERIES Martensitic Stainless Steels containing 11 to 14 % Chromium. Such as 410, 420 and 440C. These types have sufficient carbon to promote hardening when steel is cooled from 19000 F and are called Hardenable Stainless Steels.

MARTENSITIC STAINLESS STEEL 500 SERIES Not true stainless steels, but has useful properties derived from the chromium and molybdenum contents, e.g. SS 501, 502, 503 and 504 The lower chromium content and lower molybdenum content ( 5% Cr, 0,5% Mo, and 9% Cr, 1% Mo ) provide excellent strength at the temperatures found in high pressure steam piping. They are ferritic in the annealed condition, but are martensitic after rapid cooling in air or a liquid medium from above the critical temperature. Generally, martensitic stainless steel have excellent strength compare with ferritic or austenitic stainless steel.

DUPLEX STAINLESS STEEL Microstructures consist of part Austenitic and part Ferritic Obtained by chemistry and heat treatment of the alloys. Has higher strength and resistance to chloride environments than the austenitic series. Have lower ductility and toughness. E.g. : S31500 (3RE60), S32550 (Ferralium 255), S31803 (2205).

PRECIPITATION HARDENING - SS The merit of the PH-SS is that they combine the strength of martensitic alloys and the corrosion resistance of austenitic stainless steel. PH types generally are heat treated to final properties by the fabricator, thereby offer a desirable combination of high strength, corrosion resistance and fabricability. E.g. SS 17-4 PH, SS 17-7 PH (631) , SS 15-5 PH, PH 15-7 Mo (632),

Baja Paduan • Baja paduan rendah berkekuatan tinggi (high strength alloy steel) – C