LOGAM BESI: STRUKTUR, JENIS, KARAKTERISTIK - KIMIA - 2025

The logam besi adalah yang mengandung zat besi (Fe) serta sejumlah kecil logam lainnya yang ditambahkan untuk memberikan sifat menguntungkan tertentu untuk paduannya. Meskipun besi dapat berada di berbagai bilangan oksidasi, +2 (ferrous) dan +3 (ferric) adalah yang paling umum.

Namun, istilah "besi" mengacu pada keberadaan besi terlepas dari bilangan oksidasinya dalam material. Besi adalah unsur paling melimpah keempat di kerak bumi, tetapi secara global ia adalah unsur utama bumi. Oleh karena itu, secara historis dan industri, logam besi telah berpartisipasi dalam evolusi manusia.

Ini telah terjadi karena kelimpahannya yang besar dan sifat yang dapat dimodifikasi. Logam besi ini dimulai dari ekstraksi besi dari sumber mineralogi, seperti: hematit (Fe ₂ O ₃ ), magnetit (Fe ₃ O ₄ ) dan siderit (FeCO ₃ ). Karena kinerjanya, oksida ini paling diinginkan dalam pemrosesan besi.

Gambar atas menunjukkan "lidah api" dari besi tuang pijar. Dari semua logam besi, yang paling penting terdiri dari paduan besi dengan sedikit penambahan karbon: baja.

Struktur

Karena besi adalah komponen utama logam besi, strukturnya terdiri dari deformasi kristal padatan murninya.

Akibatnya, paduan besi seperti baja tidak lebih dari penyertaan interstisial atom-atom lain dalam susunan kristal besi.

Pengaturan apa ini? Besi membentuk alotrop (struktur padat yang berbeda) tergantung pada suhu yang terkena, mengubah sifat magnetnya. Jadi, pada suhu kamar ia menyajikan susunan bcc, juga dikenal sebagai besi alfa (kubus di kiri, gambar atas).

Di sisi lain, dalam kisaran suhu tinggi (912-1394 (ºC)), ini menunjukkan susunan ccp atau fcc: gamma besi (kubus di sebelah kanan). Setelah suhu ini terlampaui, setrika kembali ke bentuk bcc dan akhirnya meleleh.

Perubahan dalam struktur alfa-gamma ini dikenal sebagai transformasi fase. Fase gamma mampu "menjebak" atom karbon, sedangkan fase alfa tidak.

Jadi, dalam kasus baja, strukturnya dapat divisualisasikan sebagai kumpulan atom besi yang mengelilingi atom karbon.

Dengan cara ini, struktur logam besi bergantung pada distribusi fase besi dan atom spesies lain dalam padatan.

Karakteristik dan sifat

Besi murni adalah logam yang lembut dan sangat ulet, sangat sensitif terhadap korosi dan oksidasi dari faktor luar. Namun, jika logam atau karbon tersebut memiliki proporsi yang berbeda-beda, logam atau karbon tersebut memperoleh karakteristik dan sifat baru.

Faktanya, perubahan inilah yang membuat logam besi berguna untuk berbagai aplikasi.

Paduan besi umumnya kuat, tahan lama, dan tangguh, dengan warna keabu-abuan cerah dan sifat magnetis.

Contoh

Besi tempa atau manis

Ini memiliki kandungan karbon kurang dari 0,03%. Warnanya perak, mudah berkarat dan retak di bagian dalam. Selain itu, ulet dan dapat dibentuk, konduktor listrik yang baik dan sulit untuk dilas.

Ini adalah jenis logam besi yang pertama kali digunakan manusia dalam pembuatan senjata, perkakas, dan bangunan. Saat ini digunakan di pelat, paku keling, teralis, dll. Karena ini adalah konduktor listrik yang baik, ini digunakan di inti elektromagnet.

Besi kasar atau besi tuang

Pada produk tanur sembur awal, ini mengandung 3-4% karbon dan sisa-sisa elemen lain seperti silikon, magnesium dan fosfor. Penggunaan utamanya adalah untuk campur tangan dalam produksi logam besi lainnya.

Besi murni

Ini adalah logam putih keabu-abuan dengan sifat magnet. Meskipun keras, ia rapuh dan rapuh. Titik lelehnya tinggi (1500 ºC.) Dan teroksidasi dengan cepat.

Ini adalah konduktor listrik yang baik, itulah sebabnya ia digunakan dalam komponen listrik dan elektronik. Jika tidak, itu tidak banyak berguna.

Besi tuang atau tuang (pengecoran)

Mereka memiliki kandungan karbon yang tinggi (antara 1,76% dan 6,67%). Mereka lebih keras dari baja tetapi lebih rapuh. Mereka meleleh pada suhu yang lebih rendah dari besi murni, sekitar 1100ºC.

Karena dapat dibentuk, dapat digunakan untuk membuat potongan dengan berbagai ukuran dan kompleksitas. Pada besi jenis ini, besi cor tipe abu-abu digunakan, yang memberikan stabilitas dan kemampuan cetakan.

Mereka memiliki ketahanan yang lebih tinggi terhadap korosi daripada baja. Juga, mereka murah dan padat. Mereka menghadirkan fluiditas pada suhu yang relatif rendah, mampu mengisi cetakan.

Mereka juga memiliki sifat kompresi yang baik, tetapi rapuh dan pecah sebelum ditekuk, sehingga tidak cocok untuk bagian yang sangat rumit.

Besi abu-abu

Ini adalah besi tuang yang paling umum, rona abu-abunya karena adanya grafit. Ia memiliki konsentrasi karbon antara 2,5% dan 4%; Selain itu, mengandung 1-3% silikon untuk menstabilkan grafit.

Ini memiliki banyak atribut besi cor dasar, sangat cair. Itu tidak fleksibel dan menekuk sesaat sebelum rusak.

Besi ulet

Karbon ditambahkan, dalam bentuk granit bulat, dengan konsentrasi antara 3,2% dan 3,6%. Bentuk grafit bulat memberikan ketahanan benturan dan kelenturan yang lebih besar daripada besi abu-abu, memungkinkannya digunakan dalam desain yang detail dan tajam.

Baja

Kandungan karbon antara 0,03% dan 1,76%. Di antara kualitasnya adalah kekerasan, keuletan dan ketahanan terhadap upaya fisik. Umumnya mudah berkarat. Mereka dapat dilas dan dapat diproses dalam penempaan atau secara mekanis.

Besi cor juga memiliki kekerasan yang lebih besar dan fluiditas yang lebih sedikit daripada besi tuang. Untuk alasan ini mereka membutuhkan suhu tinggi untuk mengalir di dalam cetakan.

Baja dan aplikasinya

Ada beberapa jenis baja, masing-masing dengan aplikasi berbeda:

Karbon atau baja konstruksi

Konsentrasi karbon dapat bervariasi, membentuk empat bentuk: baja ringan (0,25% karbon), baja semi-manis (0,35% karbon), baja semi-keras (0,45% karbon) dan keras (0,5% ).

Ini digunakan dalam pembuatan perkakas, lembaran baja, kendaraan kereta api, paku, sekrup, mobil dan kapal.

Baja Silikon

Disebut juga baja listrik atau baja magnet. Konsentrasi silikonnya bervariasi antara 1% dan 5%, Fe bervariasi antara 95% dan 99%, dan karbon 0,5%.

Selain itu, ditambahkan sedikit mangan dan aluminium. Ini memiliki kekerasan yang hebat dan hambatan listrik yang tinggi. Ini digunakan dalam pembuatan magnet dan transformator listrik.

Baja galvanis

Itu dilapisi dengan lapisan seng yang melindunginya dari karat dan korosi. Karena itu, berguna untuk pembuatan bagian dan alat pipa.

Besi tahan karat

Ini memiliki komposisi Cr (14-18%), Ni (7-9%), Fe (73-79%) dan C (0,2%). Ini tahan terhadap karat dan korosi. Ini digunakan dalam produksi alat makan serta bahan pemotongan.

Baja mangan

Komposisinya adalah Mn (10-18%), Fe (82-90%) dan C (1,12%). Ini keras dan tahan untuk dipakai. Digunakan pada rel kereta api, brankas, dan baju besi.

Baja invar

Ini memiliki 36% Ni, 64% Fe dan 0,5% karbon. Ini memiliki koefisien muai yang rendah. Ini digunakan dalam konstruksi skala indikator; Misalnya: pita pengukur.

Referensi

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kimia. 8th ed., CENGAGE Learning.
2. Admin. (19 September 2017). Apa itu besi, dari mana asalnya dan berapa jenis besi yang ada. Diperoleh pada 22 April 2018, dari: termiser.com
3. Wikipedia. (2018). Besi. Diperoleh pada 22 April 2018, dari: en.wikipedia.org
4. Logam. Properti Umum. Ekstraksi dan klasifikasi logam. Diperoleh pada 22 April 2018, dari: edu.xunta.gal
5. Jose Ferrer. (Januari 2018). Karakterisasi metalurgi bahan besi dan non-ferreal. Diperoleh pada 22 April 2018, dari: steemit.com
6. Essays, Inggris. (November 2013). Struktur Dasar Logam Besi. Diperoleh pada 22 April 2018, dari: ukessays.com
7. Cdang. (7 Juli 2011). Iron Alpha & Iron Gamma. . Diperoleh pada 22 April 2018, dari: commons.wikimedia.org
8. Włodi. (15 Juni 2008). Kepang Stainless Steel. . Diperoleh pada 22 April 2018, dari: commons.wikimedia.org