Diagram Fasa III (Fe – Fe3C)

Austenit adalah larutan padat karbon bebas (ferit) dan besi dalam besi gamma. Pada
pemanasan baja, setelah suhu kritis atas, pembentukan struktur selesai menjadi austenit yang
keras, ulet dan non-magnetik. Ia mampu melarutkan karbon dalam jumlah besar. Hal ini
terjadi di antara rentang kritis atau transfer selama pemanasan dan pendinginan baja. Austenit
terbentuk ketika baja mengandung karbon hingga 2,1 % pada 1493°C. Pada pendinginan di
bawah 727°C, ia mulai berubah menjadi perlit dan ferit. Baja Austenitik tidak dapat
dikeraskan dengan metode perlakuan panas yang biasa dan non-magnetik.
Ferit mengandung sangat sedikit (atau tidak ada) karbon dalam zat besi/ hanya
mengandung 0,022% karbon. Ferit adalah nama yang diberikan untuk kristal besi murni yang
lunak dan ulet. Pendinginan lambat dari baja karbon rendah di bawah suhu
kritis menghasilkan struktur ferit. Ferit tidak mengeras bila didinginkan dengan cepat. Ferit
sangat lembut dan sangat magnetik.
Sementit adalah senyawa kimia karbon dengan besi dan dikenal sebagai besi
karbida (Fe3C). Besi cor yang memiliki 6,67% karbon memiliki struktur sementit yang
lengkap. Sementit bebas, ditemukan di semua baja yang mengandung lebih dari 0,83%
karbon. Sementit meningkat dengan meningkatnya kadar karbon sebagaimana tercermin
dalam diagram Keseimbangan Fe-C. Kekerasan dan kerapuhan dari besi cor diyakini karena
adanya sementit. Sementit mengurangi kekuatan tarik. Sementit terbentuk ketika karbon
membentuk kombinasi yang pasti dengan besi dalam bentuk besi karbida yang sangat keras
di alam. Kerapuhan dan kekerasan besi cor terutama dikontrol oleh keberadaan sementit di
dalamnya. Sementit bersifat magnetik di bawah temperatur 200 ° C.

Reaksi peritektik, terjadi pada
temperatur 1493oC dimana logam cair
(liquid) dengan kandungan 0,53%C
bergabung dengan delta (δ) kandungan 0,09%C bertransformasi menjadi austenit (γ) dengan
kandungan 0,17%C. Delta (δ) adalah fasa padat pada temperatur tinggi dan kurang berarti
untuk proses perlakuan panas yang berlangsung pada temperatur yang lebih rendah.
Pada reaksi eutektik itu pada pendinginan liquid (satu fase) mengalami reaksi menjadi
2 fase solid, pada pemanasan kedua solid bereaksi menjadi liquid (satu fase). Hal sebaliknya
terjadi pada reaksi peritektik. Pada reaksi peritektik 2 fase yang berbeda (liquid dan suatu
solid) bereaksi menjadi suatu
solid baru dan dapat
dituliskan sebagai berikut:

Reaksi eutectoid yaitu reaksi dimana terjadi perubahan fase padatmenjadi 2 fase padat
lainnya pada proses pendinginan atau sebaliknya. Baja eutektoid, paduan besi-karbon dengan
kadar C = 0,76%, adalah paduan dengan komposisi eutektoid. Pada temperatur di atas garis
liquidus berupa larutan cair (liquid). Bila temperatur diturunkan secara perlahan, pada saat
mencapai garis liquidus akan mulai terbentuk inti austenit yang selanjutnya akan tumbuh
menjadi dendrit austenit. Pembekuan selesai pada garis solidus.
Baja hypereutektoid yaitu cementit yang mengendap pada batas butir austenit tidak
membentuk butiran seperti halnya ferrit, tetapi hanya mengumpul pada batas butir dan
menyelubungi butir austenit. Karena itu cementit seperti ini dinamakan cementit network.
Setelah melewati garis A1 austenit yang tersisa berubah menjadi pearlit. Sehingga struktur
akhir yang terbentuk berupa cementit dan pearlit.
Baja hypoeutektoid ini diambil baja dengan komposisi 0,20%C. Mikrostruktur
seluruhnya berupa asutenit. Setelah melewati garis batasnya, ferrit mulai terbentuk sepanjang
batas butir austenit. Pada titik setelah batas austenit telah banyak menjadi ferrit, sedang
austenit yang masih tersisa memiliki kadar karbon 0,8%. Setelah melewati garis batas
austenit yang masih tersisa berubah menjadi pearlit. Sehingga pada titik D strukturmikro
yang terjadi berupa ferrit dan pearlit
Klasifikasi baja:

1. Menurut komposisi kimianya:
a. Baja karbon (carbon steel), dibagi menjadi tiga yaitu :
1) Baja karbon rendah (low carbon steel) è machine, machinery dan mild steel
0,05 % – 0,30% C. Sifatnya mudah ditempa dan mudah di mesin.
0,05 % – 0,20 % C : automobile bodies, buildings, pipes, chains, rivets,
screws, nails.
0,20 % – 0,30 % C : gears, shafts, bolts, forgings, bridges, buildings.
2) Baja karbon menengah (medium carbon steel)
Kekuatan lebih tinggi daripada baja karbon rendah.
Sifatnya sulit untuk dibengkokkan, dilas, dipotong. Penggunaan:
0,30 % – 0,40 % C : connecting rods, crank pins, axles.
0,40 % – 0,50 % C : car axles, crankshafts, rails, boilers, auger bits,
screwdrivers.
0,50 % – 0,60 % C : hammers dan sledges.
3) Baja karbon tinggi (high carbon steel) –> tool steel
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.
b. 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 %

Selain itu baja paduan dibagi menjadi dua golongan yaitu baja campuran khusus
(special alloy steel) dan high speed steel.
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).