TOOL STEEL
Tool Steel atau Baja perkakas merupakan
material dengan bahan dasar besi yang ditambah dengan paduan-paduan
lainnya seperti Mangan (Mn), Silikon (Si), Tembaga (Cu), Vanadium
(V),Molibdenum (Mo) dan lain sebagainya. Untuk material baja konstruksi kadar
paduan kromatau aluminium maksimum 3,99%, ditambah dengan paduan lain yaitu
kobalt, columbium,molybdenum, nikel, titanium, tungsten, vanadium, zirconium dan elemen
paduan lainnya.Secara teknis baja perkakas dan baja tahan karat termasuk ke
dalam baja paduan.
Baja paduan itu sendiri dapat
diartikan sebagai baja yang berisi sejumlah paduan-paduan.Baja paduan tergantung pada perlakuan panas
dengan tujuan memproleh sifat mekanik yangspesifik.Baja perkakas merupakan jenis baja yang digunakan
untuk membentuk material dan pemesinan sehingga di desain untuk
memilkinilai kekerasan yang tinggi dan nilai ketahananaus yang tinggi. Selain tiu baja perkakas harus memilki stabilitas
dimensi yang tinggi dan tidak
mudah mengalamicracking .
Baja
perkakas mengandung unsurpaduan seperti : Chromium, Molybdenum, Tungsten,
Mangan, dan Vanadium dalam
kadar yang cukup tinggi sehingga
dibutuhkan perlakukan khusus melalui prosesnya untuki mendapatkan paduankarbida
yang tepat dalam matrik martensit temper disesuaikan dengan aplikasinya.
Adapaun aplikasi dari baja perkakas dapat ditemukan pada peralatan pemesinan
seperti alatcutting, shearing, forming, drawing, extrusion, rolling dan battering.
Baja
perkakas berdasarkan aplikasinya terbagi menjadi empat kelompok diantaranya :
1.
Baja Perkakas Pengerjaan Dingin(Cold-Work Tool Steel)
Baja perkakas ini dapat dikelompokkan menjadi empat kelompok tergantung
dari proses
pengerasan yang terjadi :
a.Water-hardening tool steel
• Simbol :
tipe W.
•Baja karbon (1%) dengan sedikit atau tanpa
penambahan unsur paduan(miasalnya V dan Cr).
• Memiliki
sifat hardenability yang
rendah.
• Pada rposes pengerasannya, baja karbon pada
temperatur austenit di
Quench dengan media air.
b.Oil-hardening tool steel
• Simbol :
tipe O.
• Di quench dengan media oli.
• Mengandung kadar karbon antara 0,9%-1,5% dengan
penambahan paduandalam jumlah kecil, misalnya W, Mn, Cr, dan Mo.
• Memiliki
sifat hardenability lebih baik daripada di quench dengan air.
•
Digunakan untuk cold forming
dies, blanking dies dan gages.
c.Air-hardening tool steel
• Simbol :
tipe A.
•
Mengandung karbon sebesar 1% dengah paduan utamanya : Mn, Cr, dan Mo.
• Proses
pengerasannya dengan pendinginan di udara terbuka.
• Memiliki
sifat tahan aus dan perubahan dimensi yang kecil.
d.High carbon high chromium
• Simbil :
tipe D.
•
Mengandung 1-2,3% C; 12-14% Cr; dan sedikit V, Mo, W dan Co.
• Memilki
sifat tahan aus yang tinggi.
• Dapat
ditingkatkan kekerasannya dengan media air atau oli
2. Baja
Perkakas pengerjaan Panas (Hot-Work
Tool Steel)
a.Simbol : tipe H.
b.
Baja perkakas jenis ini digunakan untuk proses hot working
seperti stamping
dan darwing
c. Memilki sifat mekanis seperti : kekuatan tinggi,
tahan aus,taoughness
tinggi, dantahan terhadap temperatur tinggi.
3.
Baja Perkakas Kecepatan Tinggi (High Speed Tool Steel)
a.Memiliki kekerasan tinggi pada temperatur di atas 500o.
b.Digunakan sebagai alat pemotong dengan kecepatan tinggi.
c.Memiliki ketahanan aus yang tinggi dan mampu pototng yang baik.
d.Berdasarkan elemen paduannya terbagi menjadi dua kelompok :
• Tungsten
high speed steel
(tipe T), mengandung kadar tungsten yang
tinggidisertai penambahan Cr, V dan Co.
•
Molybdenum steel (tipe M),
mengandung Molybdenum dengan kadar tinggiseperti penambahan W,
Cr, V dan Co.
4.
Baja Perkakas Khusus (Special Purpose Tool Steel).
Baja perkakas
ini di bagi menjadi empat tipe, diantaranya :
a. Tipe
S (Shock Resisting Tool Steel)
• Baja
Karbom medium (0,5%C) dengan elemen paduan Si, Cr dan W.
• Sifat mekanisnya adalah kekerasan yang tinggi,
tahan aus, tahan terhadapimpak.
•
Diaplikasikan untuk pahat, palu, dan pisau.
b. Tipe
L (Low-Alloys Tool Steel)
•
Mempunyai kesamaan denganwater-hardening
too steel.
• Paduan
utamanaya adalahChromium
.• Digunakan untuk membuat alat yang membutuhkan
ketahanan aus dan toughnessyang
tinggi.
c. Tipe
F (Carbon Tungsten Tool Steel)
• Baja
karbon tinggi dengantungsten (W)
sebagai paduannya.
• Memiliki
sifat tahan aus dan abrasi.
•
Digunakan untuk membuat peniti, alat pemoles dan taps.
d. Tipe
P (Moulds Steel)
• Baja
karbon rendah dengan paduan berupa Cr dan Ni.
•
Digunakan untuk membuat plastic
mould.
Ø Special
purpose tool steel
a. Jenis baja perkakas di luar yang disebut diatas.
b.Dibuat khusus utk menangani persyaratan istimewa pada suatu penggunaan.
c. Group L (low alloy) paduan utama Chrom, dg Vanadium, Molybden dan Nikel.
d.Group F (Carbon Tungsten) shallow hardening, water quench. Dg kadar karbon
dan tungsten yang tinggi sangat tahan aus.
Ø Heat
Treatment on Tool steel (Perlakuan Panas)
1.Tidak boleh dipanaskan terlalu cepat
2.Dilakukan pemanasan bertahap untuk menghindari timbulnya gradien temperature
yang akan menibulkan tegangan.
3.Tidak dianjurkan dipanaskan pada etmperatur terlalu tinggi dan waktu tahan
yang lama.
4.Perlu dicegah timbulnya dekarburasi dan scalling pada baja perkakas group tertentu.
5.Quenching dilakukan dengan media air, brine, minyak, udara atau garam cair
6.Tempering dilakukan segera setelah quenching sebelum benda kerja mencapai
temperature kamar
Ø Persentase
Karbon dalam baja perkakas
• Hardness/sharpness (high %C)
• low temperature – cold work
• high temperature – high speed
• Toughness (medium %C)
• low temperature – shock resistance
• high temperature – hot work
Ø Karakteristik
dari Tool Steels
1. Nondeforming property
• Perkakas biasanya dikeraskan dengan laku panas
• Pada pemanasan dan pendinginan baja akanmengalami pemuaian dan penyusutan
mengakibatkan perubahan bentuk dan ukuran mungkin juga terjadi distorsi atau
retak
• Nondeforming property baik tidak banyak mengalami perubahan bentuk dan
dimensi
• Perkakas yang kompleks atau yang mempunyai perbedaan penampang yang drastis
harus mempunyai sifat nondeforming yang baik
• Biasanya air-hardening mempunyai sifat nondeforming yang baik
2. Deep of hardening
• Perkakas sering kali memerlukan kekerasan pada seluruh penampang
• Dalamnya penetrasi kekerasan ini berkaitan dengan hardenability
• Semua unsur paduan, kecuali cobalt, menaikkan hardenability
• Bila diperlukan kekerasan sampai ke bagian dalam maka dipilih high alloy
steel (deep hardening)
• Shallow hardening steel, seperti group W, group F,dan beberapa group P harus
diquench dengan air
3. Toughness
• Ketangguhan didefinisikan sebagai kemampuan menahan beban tanpa menjadi
patah, bukan kemampuan menyerap energi selama deformasi
• Perkakas biasanya harus kaku (rigid), tidak boleh terjadi deformasi plastic
sedikitpun
• Perkakas dengan kadar karbon rendah dan medium (group S dan H) akan mempunyai
ketangguhan paling baik, karenanya dikelompokkan dalam shock resisting tool
steel
• Shallow hardening steel dengan inti yang tangguh dan lunak dianggap mempunyai
ketangguhan baik
• Cold-work tool steel, yang kadar karbonnya tinggi, cenderung agak getas dan
dikatakan ketangguhannya rendah
4. Wear resistance
• Didefiniskan sebagai ketahanan terhadap abrasi atau ketahanan terhadap
kehilangan toleransi dimensi
• Dimiliki oleh semua baja perkakas tetapi ada beberapa baja perkakas yang
sangat baik sifat tahan ausnya terutama yang mengandung partikel-partikel
karbida yang tak larut
• Wear resistance teruatama dibutuhkan oleh perkakas potong bermata tunggal
5. Red-hardness
• Disebut juga hot-hardness, dikatakan sebagai kekerasan pada temperatur tinggi
• Red-hardness banyak berkaitan dengan ketahanan terhadap tempering pada baja
• Sifat ini diperlukan pada perkakas potong kecepatan tinggi dan perkakas untuk
hot-working
• Unsur paduan carbide former, seperti chromium, tungsten, molybdenum sangat
memperbaiki sifat ini
• Baja dengan kandungan unsur-unsur tersebut dalam jumlah banyak akan memiliki
sifat red-hardness yang sangat baik
6. Machinability
• Kemampuan suatu bahan untuk dipotong dan menghasilkan permukaan yang halus
• Faktor yang berpengaruh: kekerasan pada kondisi anealed, strukturmikro dan
banyaknya karbida
• Baja perkakas lebih sulit dimachining dibandingkan dengan baja konstruksi
• Carbon tool steel (group W) mempunyai machinability paling baik diantara baja
perkakas
• Machinability dan workability menurun dengan makin tingginya kadar karbon dan
paduan
• Unsur pembentuk karbida yang kuat seperti chromium, vanadium dan molybdenum membentuk
sejumlah besar partikel karbida sesudah annealing sehingga baja sulit
dimachining
7. Resistance to decarburization
• Keluarnya karbon dari baja yang terjadi selama baja dipanaskan (heat
treatment) diatas 700 oC
• Jika terjadi decarburasi maka kekerasan yang diharapkan tidak akan tercapai
Baja Perkakas
(Tool Steel)
Baja Perkakas adalah baja yang biasa dipergunakan untuk
membuat perkakas, baik perkakas perautan (cutting) maupun perkakas pembentukan
(forming)
Dikelompokkan berdasarkan:
·
Quenching media:
1. Water
hardening
2. Oil hardening
3. Air hardening
·
Alloy content:
1. Carbon Tool
Steel
2. Low Alloy Tool
Steel
3. Medium Alloy
Tool Steel
·
Penggunaan:
1. Hot-work Tool
Steel
2. Shock-resisting
Tool Steel
3. High Speed
Steel
4. Cold-work Tool
Steel
Sumber : Presentasi Dosen Teknik Material dan
Metalurgi – ITS
KLASIFIKASI BAJA
PERKAKAS
Berikut ini adalah tujuh kelompok
tersebut,beserta huruf prefiks dan uraiannya. Sedangkan dalam tabel setelahnya
diperlihatkan komposisi kimia beberapa jenis baja paduan yang termasuk dalam
baja perkakas.
1. T, M High-speed tool steels, digunakan
sebagai alat potong dalam mesin-mesinpemroses. Dirancang sehingga mempunyai
ketahanan tinggi terhadap aus dan tetap mempunyai kekerasan tinggi walaupun
dalam keadaan panas.Kode baja perkakas dalam kelompok ini memakai prefiks T
kalau mengandung Tungsten, dan memakai prefiks M kalau mengandung Molibdenum.
2. H Hotworking tool steel, digunakan untuk
aplikasi cetakan (dies) yangdioperasikan dalam keadaan panas, seperti
penempaan (forging), ekstrusi,dan cetakan pada pengecoran. Prefiks H
untuk hot.
3. D Cold-work tool steels, adalah baja
untuk aplikasi cetakan (dies) yangdioperasikan dalam keadaan dingin,
seperti pekerjaan pres terhadaplembaran baja, ekstrusi dingin, dan beberapa
operasi penempaan (forging).Prefiks D untuk die. Kelompok ini berhubungan
erat dengan kode AISI yang memnggunakan prefiks A dan O. Prefiks A untuk air hardening (pengerasanyang pendinginannya
mengunakan udara, dan prefiks O untuk oil
hardening(pengerasan yang pendinginannya mengunakan oli). Kelompok
inimempunyai kelebihan dalam ketahanan terhadap aus, dan rendahnya distorsi.
4. W Water hardening tool steels, mempunyai
kandungan karbon yang tinggi,dengan sedikit (atau tidak ada sama sekali) elemen
lain yang dipadukan. Baja kelompok ini hanya bisa diperkeras dengan cara
pencelupan cepat ke dalam air. Baja jenis ini dipakai secara luas karena
biayanya rendah, tapi penggunaannya terbatas hanya pada aplikasi bertemperatur
rendah.Prefiks W untuk water.
5. S Shock-resistant tool steels, ditujukan
untuk aplikasi dimana diperlukankeuletan (toughness) yang tinggi,
seperti pada operasi shearing pada logamlembaran, punchingdan bending.
6. P Mold steels, digunakan untuk aplikasi
cetakan yang digunakan untuk mencetak plastik dan karet.
7. L Low-alloy tool steels, kelompok ini
berisi bermacam baja perkakas untukaplikasi khusus.
.jpg)
