BESI(Makalah Pengetahuan Bahan Teknik)

Oleh :Abi Wijaya Angga Prahatma1414071001Azizah Putri Utami1414071017Eva Eka Purnama1414071033Fadli Afrizki Surya Aditama1414071035Galih Eko Purnomo1414071039Heri Pirnando1414071043Kholidiyan Nugrahadi1414071053Sasongko Aji Wibowo1414071091Kelompok 1

TEKNIK PERTANIANFAKULTAS PERTANIANUNIVERSITAS LAMPUNG2015

KATA PENGANTARPuji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas segala limpahan Rahmat, Inayah, Taufik dan Hinayahnya sehingga Kami dapat menyelesaikan penyusunan makalah ini dalam bentuk maupun isinya yang sangat sederhana. Semoga makalah ini dapat dipergunakan sebagai salah satu acuan, petunjuk maupun pedoman bagi pembaca dalam bidang keilmuan masing-masing.

Harapan Kami semoga makalah ini membantu menambah pengetahuan dan pengalaman bagi para pembaca, sehingga Kami dapat memperbaiki bentuk maupun isi makalah ini sehingga kedepannya dapat menjadi lebih baik.

Makalah ini Kami akui masih banyak kekurangan karena pengalaman yang Kami miliki sangat kurang. Oleh kerena itu Kami harapkan kepada para pembaca untuk memberikan masukan-masukan yang bersifat membangun untuk kesempurnaan makalah ini.Lampung, Oktober 2015Penyusun

DAFTAR ISI

Kata Pengantar.........................................................................................iDaftar Isi........................................................................................iiDaftar Gambar..........................................................................................iiiDaftar Tabel...........................................................................................ivI. Pendahuluan.............................................................................................11.1. Latar Belakang.......................................................................................11.2. Tujuan.....................................................................................................2II. Pembaahasan................................................................................................32.1 Kandungan Atom atau Unsur dan Ikatannya........................................32.2 Bentuk Struktur Mikro Material ...........................................................42.3 Proses Pembuatan Material...................................................................52.4 Klasifikasi Besi Material.......................................................................82.5 Sifat-Sifat Teknis dari Material.............................................................92.6 Contoh Penggunaan atau Aplikasi di Bidang Pertanian........................92.7 Standarisasi dan Pengkodean................................................................102.8 Bentuk, Ukuran, dam Harga yang Tersedia di Pasar Indonesia...........10III. Kesimpulan................................................................................................13Daftar Pustaka..................................................................................................14

DAFTAR GAMBAR

A.1 Zoom 1x Muko Iron OresA.2 Zoom 2x Muko Iron OresA.3 Over View Muko Iron OresA.4 Few Many Muko Iron OresA.5 Blast furnace

DAFTAR TABEL

Tabel 1 Simbol dan Sifat AtomikTabel 2 Typical microstructures of Muko iron ores

9

I. PENDAHULUAN1.1 Latar BelakangBesi adalah logam transisi yang paling banyak dipakai karena relatif melimpah di alam dan mudah diolah. Besi murni tidak begitu kuat, tetapi bila dicampur dengan logam lain dan karbon didapat baja yang sangat keras. Biji besi biasanya mengandung hematite (Fe2O3) yang dikotori oleh pasir (SiO2) sekitar 10 %, serta sedikit senyawa sulfur, posfor, aluminium dan mangan.(Syukri ,1999 : 623). Besimerupakan unsur esensial karena merupakan bagian dari enzim-enzim tertentu dan merupakan bagian dari protein yang berfungsi sebagai pembawa elektron pada fase terang fotosintesis dan respirasi (Benyamin, 2008).

Besi diketahui sebagai unsur yang paling banyak membentuk bumi, yaitu kira-kira 4,7 - 5 % pada kerak bumi. Besi adalah logam yang dihasilkan dari bijih besi dan jarang dijumpai dalam keadaan bebas, kebanyakan besi terdapat dalam batuan dan tanah sebagai oksida besi, seperti oksida besi magnetit ( Fe3O4) mengandung besi 65 %, hematite ( Fe2O3 ) mengandung 60 75 % besi, limonet ( Fe2O3 . H2O ) mengandung besi 20 % dan siderit (Fe2CO3). Dalam kehidupan, besi merupakan logam paling biasa digunakan dari pada logam-logam yang lain. Hal ini disebabkan karena harga yang murah dan kekuatannya yang baik sreta penggunaannya yang luas.

Seiring dengan perkembangan zaman banyak teknologi baru yang bermunculan untuk menghasilkan besi . Salah satu sebabnya adalah karena besi memiliki kegunaan yang sangat banyak dan terlebih lagi karena bijih besi yang relatif melimpah dipenjuru dunia. Oleh karena itu penting untuk kita mempelajari lebih lanjut mengenai besi tersebut.1.2 TujuanAdapun tujuan dari pembuatan makalah ini adalah sebagai berikut :1. Mengetahui pengertian mengenai besi2. Mengetahui unsur penyusun dari besi3. Mengetahui proses pembuatan besi4. Mengetahui manfaat dari besi

II. PEMBAHASAN

2.1 Kandungan atom atau unsur dan kaitannyaBesi tersusun atas campuran beberapa biji besi . Biji besi terdiri atasoksigendanatombesiyang berikatan bersama dalammolekul. Kebanyakan besi terdapat dalam batuan dan tanah sebagai oksida besi, seperti oksida besi magnetit (Fe3O4) mengandung besi 65 %, hematite (Fe2O3) mengandung 60 75 % besi, limonet (Fe2O3 . H2O) mengandung besi 20 % dan siderit (Fe2CO3).. Bijih besi biasanya kaya akanbesioksidadan beragam dalam halwarna, dari kelabu tua, kuning muda, ungu tua, hingga merah karat anjing. Saat ini, cadangan biji besi nampak banyak, namun seiring dengan bertambahnya penggunaan besi secara eksponensial berkelanjutan, cadangan ini mulai berkurang, karena jumlahnya tetap.

Simbol dan Sifat Atomik Besi(Tabel 1)Overview

Nama Unsur:Besi

Simbol:Fe

Nomor Atom:26

Kelompok:Logam Transisi

Golongan:8b

Properti Atom

Berat Atom:55,847

Densitas:7.86 g/cm3

Struktur Kristal:Cubic: Body centered

Kofigurasi Elektron:2,8,14,2

Elektron Valensi:2,3,4,6

Orbital:[Ar] 3d6 4s2

Jari-jari Atom:1.72 Angstrum

Jari-jari Ion:.55 (+3) Angstrum

Volume Atom:07.1 cm3/mol

Elektronegativitas:1,83

Energi Ionisasi I:7.9024 V

Energi Ionisasi II:16.18 V

Energi Ionisasi III:30.651 V

Bilangan Oksidasi:2,(3)

Termodinamika

Titik Didih:2861C

Titik Lebur:1535C

Kalor Jenis:0.44 J/gK

Kalor Uap:349.60 kJ/mol

Kalor Lebur:13.80 kJ/mol

Konduktivitas Panas:0.802 W/cmK

Sejarah

Penemu:Sudah dikenal sejak zaman mesir kuno

Tahun:Perkiraan 4300 sebelum masehi

Sumber

Diperoleh dari bijih besi. Logam murni diproduksi dalam ledakan tungku dengan lapisan kapur, coke dan bijih besi dan memaksa gas panas ke bagian bawah.

Kegunaan

Digunakan dalam baja dan paduan lainnya. Penting bagi manusia. Ini adalah konstituen utama hemoglobin yang membawa oksigen dalam pembuluh darah. Oksida digunakan dalam magnetik kaset dan disk.

2.2 bentuk Struktur Micro MaterialTABLE2: Typical microstructures of Muko iron oresa.

Ore sampleUg 4 (e)Ug 3 (c)Ug 1 (a)Ug 2 (b)Ug 5 (f )Ug 6 (d)

Total Fe content (mass %)69.068.768.467.967.560.6

Microstructure: Type 1

A.1 Zoom 1x Muko Iron Ores

A.2 Zoom 2x Muko Iron Ores

A.3 Over view Muko Iron Ores

A.4 Few Many Muko Iron Ores

2.3 Proses Pembuatan BesiBahan utama besi dan paduannya adalah besi kasar, yang dihasilkan dalam tanur tinggi. Bijih besi yang dicampur dengan kokas dan batu gamping (batu kapur) dilebur dalam tanur ini. Komposisi kimia besi yang dihasilkan bergantung pada jenis bijih yang digunakan. Jenis bijih besi yang lazim digunakan adalah hematit, magnetit, siderit dan himosit.

Hematit (Fe2O3) adalah bijih besi yang paling banyak dimanfaatkan karena kadar besinya tinggi, sedangkan kadar kotorannya relatif rendah. Meskipun pirit (FeS2) banyak ditemukan, jenis bijih ini tidak digunakan karena kadar sulfur yang tinggi sehingga diperlukan tahap pemurnian tambahan.Karena di alam ini besi berbentuk oksida dan karbonat, atau sulfida sehingga hampir semua proses produksinya diawali dengan reduksi dengan gas reduktor H2 atau CO.1. Proses Reduksi Tidak Langsung (Indirect Reduction)Pada proses ini menggunakan tungku tanur tinggi (blast furnace) dengan porsi 80% diproduksi dunia.Besi kasar dihasilkan dalam tanur tinggi. Diameter tanur tinggi sekitar 8m dan tingginya mencapai 60 m. Kapasitas perhari dari tanur tinggi berkisar antara 700 1600 Megagram besi kasar. Bahan baku yang terdiri dari campuran bijih, kokas, dan batu kapur, dinaikkan ke puncak tanur dengan pemuat otomatis, kemudian dimasukkan ke dalamhopper. Untuk menghasilkan 100 Megagram besi kasar diperlukan sekitar 2000 Megagram bijih besi, 800 Megagram kokas, 500 Megagram batu kapur dan 4000 Megagram udara panas. Bahan baku tersebut disusun secara berlapis-lapis.Udara panas dihembuskan melaluituyersehingga memungkinkan kokas terbakar secara efektif dan untuk mendorong terbentuknya karbon monoksida (CO) yang bereaksi dengan bijih besi dan kemudian menghasilkan besi dan gas karbon dioksida (CO2). Dengan digunakannya udara panas, dapat dihemat penggunaan kokas sebesar 30% lebih. Udara dipanaskan dalam pemanas mula yang berbentuk menara silindris, sampai sekitar 500*C. Kalor yang diperlukan berasal dari reaksi pembakaran gas karbon monoksida yang keluar dari tanur. Udara panas tersebutmemasuki tanur melaluituyeryang terletak tepat di atas pusat pengumpulan besi cair.Batu kapur digunakan sebagai fluks yang mengikat kotoran-kotoran yang terdapat dalam bijih-bijih, dan membentuk terak cair. Terak cair ini lebih ringan dari besi cair dna terapung diatasnya dan secara berkala disadap. Besi cair yang telah bebas dari kotoran-kotoran dialirkan kedalam cetakan setiap 5 6 jam.Disamping setiap Megagram besi dihasilkan pula 0,5 Megagram terak dan 6 Megagram gas panas. Terak dapat dimanfaatkan sebagai bahan bangunan (campuran beton) atau sebagai bahan isolasi panas. Gas panas dibersihkan dan digunakan untuk pemanas mula udara, untuk membangkitkan energi atau sebagai media pembakar dapur-dapur lainnya.Komposisi besi kasar dapat dikendalikan melalui pengaturan kondisi operasi dan pemilihan susunan campuran bahan baku.

A.5*blast furnace

2. Proses Reduksi Langsung (Direct Reduction)Pada proses reduksi langsung bijih besi bereaksi dengan gas atau bahan padat reduksi membentuksponge iron.*Proses ini diterapkan di PT Krakatau Steel, CIlegon.* Disini bijih besi /pelletdireaksikan dengan gas alam dalam dua unit pembuat sponge iron, yang masing-masing berkapasitas 1juta ton pertahun.*Sponge iron yang dihasilkan PT Krakatau Steel memiliki komposisi kimia :Fe : 88 91 %; C : 1,5 2,5%; SiO2 : 1,25 3,43%; Al2O3 : 0,61 1,63%; CaO : 0,2 2,1%; MgO : 0,31 1,62%; P : 0,014 0,027%; Cu : 0,001 0,004 %; Kotoran (oksida lainnya) : 0,1 0,5 %Tingkat metalisasi : 86 90 %Sponge Iron yang berbentuk butiran kemudian diolah lebih lanjut dalam dapur listrik. Disini sponge iron bersama-sama besi tua (scrap), dan paduan ferro dilebur dan diolah menjadi billet baja.Untuk menghasilkan 63 megagram sponge iron diperlukan sekitar 100 megagram besi pellet. Proses ini sangat efektif untuk mereduksi oksida-oksida dan belerang sehingga dapat dimanfaatkan bijih besi berkadar rendah.2.4 Klasifikasi Besi1. Besi Tuang (cast iron)A. Diperoleh dengan cara mendinginkan besi kasar yang diperoleh dari tanur, dengan memasukkannya ke dalam cetakan yang tersedia. Tanur adalah tempat pengolahan bijih besi menjadi logam besi.B. Besi tuang mengandung 2 4% karbon.C. Besi tuang bersifat keras mudah rapuh sehingga banyak digunakan sebagai pipa leding dan radiator.

2. Besi Tempa (wrought iron)A. Diperoleh dengan cara mengurangi karbon dari besi kasar sampai kadar karbonnya 0,02%. Caranya besi dipanaskan sehingga karbonnya teroksidasi menjadi CO2B. Sifat besi tempa lebih lunak dibandingkan besi tuang, tetapi lebih kuat.C. Karena cukup lunak, maka ditempa menjadi peralatan, seperti golok dan cangkul.

3. BajaA. Mengandung karbon sebanyak 0,02%B. Baja lebih keras dibandingkan besi tempa.C. Dibuat dengan menambahkan logam lain seperti nikel, krom, mangan,vanadium, molibden dan wolfram sesuai dengan baja yang diinginkan.

2.5 Sifat-sifat Teknis Bahan dari BesiSifat Fisik BesiBesi adalah logam dengan penampakan putih silver mengkilap. Ia punya sifat elastis dan lunak. Elastis berarti logam tersebut mampu ditarik namun tidak putus. Lunak artinya logam tersebut dapat ditempa dengan berbagai bentuk.Besi mempunyai kekuatan tarik yang sangat tinggi. Besi dapat ditarik tanpa membuatnya putus. Besi sangat mudah untuk digunakan dalam berbagai apliaksi. Ia bisa dibengkokkan, digulung, dipotong, dibentuk, maupun dipadukan dengan logam lain.Besi murni memiliki titik lebur 1536 C atau sekitar 2797 F dan titik didih 3000 c (5.400 F). Besi punya desitas 7,87 gram/cm3.Sifat Kimia BesiBesi adalah logam yang sangat aktif. ia sangat mudah bereaksi dengan oksigen di udara menghasilkan oksida besi (Fe2O3) yang dikenal sebagai karat. Besi juga berekasi dengan air dan uap pada suhu tinggi menghasilkan gas hidrogen. Besi juga punya sifat larut dalam larutan asam.

Reaksi antara logam dan oksigen dapat mengakibatkan benda tersebut berkarat. Logam, seperti : besi dan seng memiliki sifat mudah berkarat.

2.6 Contoh Penggunaan atau Aplikasi di Bidang Pertanian

Besi merupakan logam yang paling banyak digunakan yaitu sekitar 95% dari semua logam yang diproduksi di seluruh dunia. Besi yang terkandung di dalam perut Bumi ini sudah sejak lama menjadi material pokok yang digunakan manusia dalam berbagai bidang kehidupan.

Pada masa sekarang ini saja, penggunaan besi saat erat hubungannya dengan kehidupan manusia. Pemanfaatan besi ini dapat kita jumpai setiap hari contohnya saja besi yang digunakan untuk membuat baja. Baja dapat digunakan untuk membuat mainan anak-anak, perkakas dapur, industri kendaraan, konstruksi bangunan, jembatan, rel kereta api dan lain-lain. Ada pula baja anti karat yang banyak digunakan untuk pembuatan perkakas seperti gunting, obeng dan kunci. Di bidang pertanian baja digunakan untuk pembuatan alat-alat pertanian seperti traktor.

2.7 Standarisasi dan Pengkodean BesiStandardisasiadalahprosesmerumuskan, merevisi, menetapkan, dan menerapkanstandar, dilaksanakan secara tertib dan kerjasamadengansemuapihak. StandarNasional Indonesia adalahstandar yang ditetapkanolehinstansiteknissetelahmendapatpersetujuandariDewanStandardisasiNasional, dan berlaku secara nasional di Indonesia. Strukturpenomoran SNI terdiri atas serangkaiankodedenganartitertentuyaituberupakode SNI, nomorunik, nomorbagian dan nomorseksi, sertatahunpenetapan. Kode SNI menyatakanbahwadokumentersebutadalahStandarNasional Indonesia. Sedangkannomorunikadalahidentifikasidarisuatustandartertentu yang jumlahdigitnyasesuaikebutuhan, minimal 4 digit dan diawalidenganangka 0. Nomorbagianmerupakanidentifikasi yang menunjukannomorurutbagiandarisuatustandar yang mempunyaibagian. Nomorseksimerupakanidentifikasi yang menunjukannomorurutseksidarisuatustandarbagiantertentu.

Selainstandarisasinasionalada pula standarisasidariJepang yang biasa di singkatdengan JIS( Japan Industrial Standart ) dan dariAmerikasepertiASTM ( American SocietyforTestingMaterials ), AISI (AmericalIron and Steel Institute) dan dariberbagai Negara lain.

2.8 Bentuk, Ukuran dan Harga yang tersedia di Pasar IndonesiaDi bawah ini adalah beberapa contoh bentuk besi :a. Carbon Steel Barsgalvanize Besi Beton Polos ( Plain Bars) Besi Beton Ulir ( Deformed Bars) Besi As ( Round Bars) Eq St.41 Besi As ( Round Bars) Eq St.60, St.70, St.90 As Besi Segi Empat ( Square Bars / Vierkan) As Besi Segi Enam ( Hexagonal Bars) Silver Steel-Hollow Bars-Tool Steel Strep Besi ( Flat Bars) Band Eyzer ( Strapping band Plates)berbahan galvanis, galvanizeb. Carbon Steel Pipes Pipa Baja Hitam (Black SteelPipes) Pipa Air / Galvanis ( Galvanized Pipes) Pipa Seamless ( Seamless Pipes) ASTM A 53 / A 106 / API 5 L Pipa Pancang ( ERW Pipes) ASTM A 252 Pipa Konstruksi STK-400 Pipa Perabot ( Stalbuist Pipes) Pipa Kotak ( Rectangular & Square Pipes)c. Carbon Steel Plates Plat Besi Hitam ( Hot Rolled Coil/ Sheet) JIS SPHC/ JIS SS400/ ASTM A36 Plat Kapal ( Ship Building Plate BKI) Plat Besi Putih ( Cold Rolled Coil/ Sheet) JIS SPCC Plat Bordes ( Checkered Plate) Plat Lubang ( Perforated Plate) Plat Tahan Gesek ( Wear-Resistance Plate) Plat Galvanil ( Galvaneal) Plat Galvanis ( Galvanized) Expanded Metal

d. Carbon Steel Profiles galvanize Siku Besi ( Angle Bars) galvanis Kanal UNP ( U-Channel) galvanis Kanal CNP ( Lip-Channel) galvanis H-Beam I-Beam WF-Beam galvanis

Pada dasarnya besi dijual dengan harga kiloan, sekalipun ukurannya per Batang, namun besi memang dijual per Kg, demikian juga dengan H-Beam, berikut ini harga H-Beam per Kg sesuai ukuran/jenisnya :

H-beam 100 Ukuran 100 x 100 x 6 x 8 mm Berat 208 Kg Harga Rp10.500/Kg

H-beam 125

Ukuran 125 x 125 x 6.5 x 9 mm Berat288Kg Harga Rp 10.500/KgH-beam 150

Ukuran 150 x 150 x 7 x 10 mm Berat380 Kg Harga Rp 10.800/Kg

III. KESIMPULAN

Adapun kesimpulan yang dapat kita ambil dari makalah ini adalah :1. Besi adalah logam transisi yang paling banyak dipakai karena relatif melimpah di alam dan mudah diolah. Besi murni tidak begitu kuat, tetapi bila dicampur dengan logam lain dan karbon didapat baja yang sangat keras. Biji besi biasanya mengandung hematite (Fe2O3) yang dikotori oleh pasir (SiO2) sekitar 10 %, serta sedikit senyawa sulfur, posfor, aluminium dan mangan.2. Proses pembuatan besi dibedakan menjadi 2 yaitu Proses Reduksi Tidak Langsung (Indirect Reduction) dan Reduksi Langsung (Direct Reduction)3. Besi mempunyai kekuatan tarik yang sangat tinggi. Besi dapat ditarik tanpa membuatnya putus. Besi sangat mudah untuk digunakan dalam berbagai apliaksi. Ia bisa dibengkokkan, digulung, dipotong, dibentuk, maupun dipadukan dengan logam lain.4. Besi murni memiliki titik lebur 1536 C atau sekitar 2797 F dan titik didih 3000 c (5.400 F). Besi punya desitas 7,87 gram/cm3.5. Besi adalah logam yang sangat aktif. ia sangat mudah bereaksi dengan oksigen di udara menghasilkan oksida besi (Fe2O3) yang dikenal sebagai karat. Besi juga berekasi dengan air dan uap pada suhu tinggi menghasilkan gas hidrogen. Besi juga punya sifat larut dalam larutan asam.

DAFTAR PUSTAKA

Syuaib, Benyamin. 2006. Kuliah Perbengkelan Modul Penuntun.Bogor:IPBHenkel,Daniel P. 2002. Structure and Properties of Engineering Materials. New York: McGraw-Hill Companies.Prasetyo,Yos. 2009. The Beauty of High Speed Steal. http://www.bp.blogspot.com . [Diakses pada tanggal 29 September 2015].Surdia Tata dan Shinroku Saito.1999.Pengetahuan Bahan Teknik. Jakarta: PT Pradnya Paramita.http://www.engineeringnews.co.za/article/steel-sales-increase-in-first-half-of-2008-2015-09-28