1. Definisi Baja

Baja adalah logam paduan, logam besi sebagai unsur dasar dengan beberapa elemen lainnya, termasuk karbon. Kandungan unsur karbon dalam baja berkisar antara 0.2% hingga 2.1% berat sesuai grade-nya. Elemen berikut ini selalu ada dalam baja: karbon, mangan, fosfor, sulfur, silikon, dan sebagian keciloksigen, nitrogen dan aluminium. Selain itu, ada elemen lain yang ditambahkan untuk membedakan karakteristik antara beberapa jenis baja diantaranya: mangan,nikel, krom, molybdenum, boron, titanium, vanadium dan niobium. Dengan memvariasikan kandungan karbon dan unsur paduan lainnya, berbagai jenis kualitas baja bisa didapatkan. Fungsi karbon dalam baja adalah sebagai unsur pengeras dengan mencegah dislokasi bergeser pada kisi kristal (crystal lattice) atom besi. Baja karbon ini dikenal sebagai baja hitam karena berwarna hitam, banyak digunakan untuk peralatan pertanian misalnya sabit dan cangkul.

2. Jenis Baja

Baja secara umum dapat dikelompokkan atas 2 jenis yaitu :

1)    Baja karbon (Carbon steel)

Baja karbon dapat terdiri atas 

*Baja karbon rendah (low carbon steel)

Machine, machinery dan mild steel (0,05 % – 0,30% C ) Sifatnya mudah ditempa dan mudah di

mesin.

Penggunaannya:

Kekuatan lebih tinggi daripada baja karbon rendah. Sifatnya sulit untuk dibengkokkan, dilas, dipotong.

Penggunaan:

Sifatnya sulit dibengkokkan, dilas dan dipotong. Kandungan 0,60 % – 1,50 % C

Penggunaan:

screw drivers, blacksmiths hummers, tables knives, screws, hammers, vise jaws, knives, drills. tools for turning brass and wood, reamers, tools for turning hard metals, saws for cutting steel, wire drawing dies, fine cutters

2)    Baja paduan (Alloy steel)

Tujuan dilakukan penambahan unsur yaitu:

·           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)

·           Untuk membuat sifat-sifat spesial

Baja paduan yang diklasifikasikan menurut kadar karbonnya dibagi menjadi:

·           Low alloy steel, jika elemen paduannya ≤ 2,5 %

·           Medium alloy steel, jika elemen paduannya 2,5 – 10 %

·           High alloy steel, jika elemen paduannya > 10 %

Baja paduan juga dibagi menjadi dua golongan yaitu baja campuran khusus yaitu:

·           Baja Paduan Khusus (special alloy steel)

Baja jenis ini mengandung satu atau lebih logam-logam seperti nikel, chromium, manganese, molybdenum tungsten dan vanadium. Dengan menambahkan logam tersebut ke dalam baja maka baja paduan tersebut akan merubah sifat-sifat mekanik dan kimianya seperti menjadi lebih keras, kuat dan ulet bila dibandingkan terhadap baja karbon (carbon steel).

·           High Speed Steel (HSS) Self Hardening Steel

Kandungan karbon : 0,70 % – 1,50 %. Penggunaan membuat alat-alat potong seperti drills, reamers, countersinks, lathe tool bits dan milling cutters. Disebut High Speed Steel karena alat potong yang dibuat dengan material tersebut dapat dioperasikan dua kali lebih cepat dibanding dengancarbon steel. Sedangkan harga dari HSS besarnya dua sampai empat kali daripada carbon steel

Jenis Lainnya:

Baja dengan sifat fisik dan kimia khusus:

·       Baja tahan garam (acid-resisting steel)

·       Baja tahan panas (heat resistant steel)

·       Baja tanpa sisik (non scaling steel)

·       Electric steel

·       Magnetic steel

·       Non magnetic steel

·       Baja tahan pakai (wear resisting steel)

·       Baja tahan karat/korosi

Dengan mengkombinasikan dua klasifikasi baja menurut kegunaan dan komposisi kimia maka diperoleh lima kelompok baja yaitu:

·       Baja karbon konstruksi (carbon structural steel)

·       Baja karbon perkakas (carbon tool steel)

·       Baja paduan konstruksi (Alloyed structural steel)

·       Baja paduan perkakas (Alloyed tool steel)

·       Baja konstruksi paduan tinggi (Highly alloy structural steel)

3. Sifat Baja

Sifat baja pun berbeda-beda sesuai dengan hasil baja yang dibuat dan dibentuk. Dalam penggunaannya, baja mencapai 90% lebih dengan campuran untuk tujuan khusus. Baja dibuat dalam perbandingan (prosentase) zat arang yang berlainan.semakin tinggi prosentase zat arangnya,maka baja menjadi :

·      Kekuatan tanknya bertambah

·      Sifat regan berkurang

·      Kekerasannya bertambah, juga sifat dapat dikeraskan(disepuh) maksimum 1,7% karbon.

·      Titik cair berkurang misal 0% karbon titik cair 1539oc 17% karbon titik cair 1380oc

Baja mudah sekali berkarat oleh panas maupun lembab. Maka baja untuk transmisi harus dilapisi untuk menahan karat. Untuk pemeriksaan kawat dimasukkan ke dalam oksida tembaga di atas. Karena baja tidak memiliki daya hantar yang baik, maka untuk kabel transmisi di atas tanah biasanya hanya berfungsi sebagai penguat.Selain sifat ini adapun sifat khas baja:

·      Keras, kuat, awet

·      Sifat magnetnya kuat

·      Koefisien muai rendah

·      Tahan terhadap tekanan/beban

·      Tahan terhadap asam

·      Tahan karat

4. Keuntungan dan Kerugian Menggunakan Baja

·      Kelebihan Baja sebagai Material Struktur

Jika kita menyimak bangunan sekitar kita baik berupa jembatan, gedung, pemancar, papan iklan, dan lainnya akan sependapat bahwa baja merupakan material struktur yang baik. Kelebihan dari baja terlihat dari kekuatan, relatif ringan, kemudahan pemasangan, dan sifat baja lainnya.

1)        Kekuatan Tinggi

Kekuatan yang tinggi dari baja per satuan berat mempunyai konsekuensi bahwa beban mati akan kecil. Hal ini sangat penting untuk jembatan bentang panjang, bangunan tinggi, dan bangunan dengan kondisi tanah yang buruk.

2)        Keseragaman

Sifat baja tidak berubah banyak terhadap waktu, tidak seperti halnya pada struktur beton bertulang.

3)        Elastisitas

Baja berperilaku mendekati asumsi perancang teknik dibandingkan dengan material lain karena baja mengikuti hukum Hooke hingga mencapai tegangan yang cukup tinggi. Momen inersia untuk penampang baja dapat ditentukan dengan pasti dibandingkan dengan penampang beton bertulang.

  

4)        Permanen

Portal baja yang mendapat perawatan baik akan berumur sangat panjang, bahkan hasil penelitian menunjukkan bahwa pada kondisi tertentu baja tidak memerlukan perawatan pengecatan sama sekali.

5)        Daktilitas

Daktilitas didefinisikan sebagai sifat material untuk menahan deformasi yang besar tanpa keruntuhan terhadap beban tarik. Suatu elemen baja yang diuji terhadap tarik akan mengalami pengurangan luas penampang dan akan terjadi perpanjangan sebelum terjadi keruntuhan. Sebaliknya pada material keras dan getas (brittle) akan hancur terhadap beban kejut. SNI 03-1729-2002 mendefinisikan daktilitas sebagai kemampuan struktur atau komponennya untuk melakukan deformasi inelastis bolak-balik berulang (siklis) di luar batas titik leleh pertama, sambil mempertahankan sejumlah besar kemampuan daya dukung bebannya. Beban normal yang bekerja pada suatu elemen struktur akan mengakibatkan konsentrasi tegangan yang tinggi pada beberapa titik. Sifat daktil baja memungkinkan terjadinya leleh lokal pada titik-titik tersebut sehingga dapat mencegah keruntuhan prematur. Keuntungan lain dari material daktil adalah jika elemen struktur baja mendapat beban cukup maka akan terjadi defleksi yang cukup jelas sehingga dapat digunakan sebagai tanda keruntuhan.

6)        Liat (Toughness)

Baja strukur merupakan material yang liat artinya memiliki kekuatan dan daktilitas. Suatu elemen baja masih dapat terus memikul beban dengan deformasi yang cukup besar. Ini merupakan sifat material yang penting karena dengan sifat ini elemen baja bisa menerima deformasi yang besar selama pabrikasi, pengangkutan, dan pelaksanaan tanpa menimbulkan kehancuran. Dengan demikian pada baja struktur dapat diberikan lenturan, diberikan beban kejut, geser, dan dilubangi tanpa memperlihatkan kerusakan. Kemampuan material untuk menyerap energi dalam jumlah yang cukup besar disebut toughness.

·      Kelemahan Baja sebagai Material Struktur

Secara umum baja mempunyai kekurangan seperti:

1)        Biaya Pemeliharaan

Umumnya material baja sangat rentan terhadap korosi jika dibiarkan terjadi kontak dengan udara dan air sehingga perlu dicat secara periodik.

2)        Biaya Perlindungan Terhadap Kebakaran

Meskipun baja tidak mudah terbakar tetapi kekuatannya menurun drastis jika terjadi kebakaran. Selain itu baja juga merupakan konduktor panas yang baik sehingga dapat menjadi pemicu kebakaran pada komponen lain. Akibatnya, portal dengan kemungkinan kebakaran tinggi perlu diberi pelindung. Ketahanan material baja terhadap api dipersyaratkan dalam Pasal 14 SNI 03-1729-2002.

3)        Rentan Terhadap Buckling

Semakin langsung suatu elemen tekan, semakin besar pula bahaya terhadap buckling (tekuk). Sebagaimana telah disebutkan bahwa baja mempunyai kekuatan yang tinggi per satuan berat dan jika digunakan sebagai kolom seringkali tidak ekonomis karena banyak material yang perlu digunakan untuk memperkuat kolom terhadap buckling.

4)        Fatik

Kekuatan baja akan menurun jika mendapat beban siklis. Dalam perancangan perlu dilakukan pengurangan kekuatan jika pada elemen struktur akan terjadi beban siklis.

5)        Keruntuhan Getas

Pada kondisi tertentu baja akan kehilangan daktilitasnya dan keruntuhan getas dapat terjadi pada tempat dengan konsentrasi tegangan tinggi. Jenis beban fatik dan temperatur yang sangat rendah akan memperbesar kemungkinan keruntuhan getas (ini yang terjadi pada kapal Titanic).

sumber: http://civilization14.blogspot.co.id/2017/01/definisi-jenis-dan-sifat-baja.html