Baja: Jenis, Sifat, Cara Pengerjaan, Kelebihan Kekurangan dan Perlindungan

Besi-baja (sering disebut baja saja), merupakan panduan antara besi dan karbon, dengan kandungan karbon lebih sedikit dibanding besi tuang, tetapi lebih banyak dari besi tempa.

Berdasarkan kadar karbonnya, baja terbagi menjadi:

• Baja sangat lunak (deed steel): kandungan karbon  ≤ 0,10%
• Baja lunak (low carbon steel): kandungan karbon  0,10 – 0,25%
• Baja sedang (medium carbon steel): kandungan karbon  0,25 – 0,70%
• Baja keras (high carbon steel): kandungan karbon  0,70 – 1,50%

Dalam bidang konstruksi, baja dibagi dalam dua kelompok, baja keras dan baja lunak (yang umum digunakan dalam struktur teknik sipil).

Struktur Baja. (sumber: mscsteel.com)

Pengaruh kandungan Unsur pada Sifat Baja

1. Sifat-sifat baja, yaitu kekuatan, elastisitas dan daktilitas, serta kemagnitan, sangat dipengaruhi oleh kandungan unsur-unsurnya dan proses pemanasannya.
2. Pengaruh kandungan Karbon. Semakin banyak kandungan karbon, baja semakin keras dan kuat, tetapi sifat daktilitasnya (ke-liat-an) berkurang (menjadi semakin getas) dan sifat kemagnitannya juga berkurang.
3. Pengaruh kandungan Belerang. Kandungan belerang mulai kelihatan pengaruhnya pada sifat baja jika kandungannya > 0,10%, baja mulai sukar ditempa pada suhu tinggi, kekuatan dan daktilitasnya mulai menurun.
4. Pengaruh kandungan Posfor. Kandungan posfor akan menambah kecairan baja saat meleleh, tetapi juga akan mengurangi kekuatan dan daktilitas serta sifat kemagnitannya.
5. Pengaruh kandungan Silikon. Silikon akan mulai terlihat pengaruhnya bila kandungannya > 0,20%. Kandungan silikon yang berlebih akan menambah sedikit kekuatan dan elastisitas baja tanpa mengurangi sifat daktilitas dan kemagnitannya.
6. Pengaruh kandungan Mangaan. Mangan akan mulai mempengaruhi sifat baja bila kandungannya > 0,10%, yaitu menaikkan kekuatan baja. Tetapi pada kandungan diatas 1,50% membuat baja menjadi sangat getas.
7. Pengaruh Proses Pemanasan. Sifat baja dapat dimodifikasi melalui proses pemanasan dan pendinginan, melalui pengontrolan suhu dan jeda waktu antara pemanasan dengan pendinginan.

Proses Pembentukan Produk Baja

Proses-proses yang dilaksanakan pada produksi baja dimaksudkan untuk memperoleh bentuk-bentuk dan kualitas-kualitas yang banyak dibutuhkan di pasaran.

Proses ini dapat dilaksanakan dengan cara: 

1. Pengerjaan panas, dimana pengerjaan dilakukan dalam kondisi baja dipanasi sehingga mencapai suhu kristalisasi, atau 
2. Pengerjaan dingin, dimana pengerjaan dilakukan dalam kondisi baja berada dalam suhu ruang.
3. Kebanyakan proses pengerjaan dilakukan dengan pengerjaan panas. 

Beberapa mekanisme pengerjaan baja:

1. Drawing (penarikan). Umum dilakukan untuk memperoleh baja dalam bentuk kawat atau lonjoran-lonjoran. Dalam proses ini, baja pijar dipaksa melewati lubang dengan diameter yang dikehendaki dengan cara ditarik, sehingga bentuk akhirnya berupa lonjoran dengan tampang dan diameter sesuai bentuk lubang yang dilewati.
2. Forging (penempaan). Dalam proses ini baja dipanasi sampai suhu tertentu, kemudian dipukul/ditempa/dipress berulang-ulang hingga diperoleh bentuk dan ukuran yang dikehendaki. Proses ini menyebabkan baja lebih mampat, sehingga berat jenisnya sedikit lebih tinggi.
3. Pressing (penekanan). Bentuk baja diperoleh dengan cara menempatkan baja pijar dalam cetakan, kemudian ditekan dengan alat penekan secara perlahan-lahan sampai seluruh ruang cetakan terisi penuh.
4. Rolling (penggilingan). Dalam cara ini, baja pijar dipaksa melalui serangkaian celah diantara roda/roll khusus yang berfungsi sebagai penggiling. Celah-celah tersebut berurutan mulai dari ukuran terbesar, mengecil, sampai ukuran celah sesuai ukuran baja yang dikehendaki. Biasanya untuk menghasilkan baja-tulangan, profil siku, rel, pelat, dsb.nya.
5. Extrusion. Adalah pembentuk produk baja dengan cara memaksa baja pijar melalui lubang dengan bentuk dan ukuran tertentu sesuai dengan produksi yang diinginkan. Pemaksaan dilakukan dengan tenaga tekanan.

Sifat-sifat Baja Keras

Baja yang dikatagorikan sebagai baja keras memiliki sifat-sifat:

• Berat jenis  7,90.
• Temperatur leleh sekitar  1300 derajat C.
• Kuat tarik dan kuat geser nilainya hampir sama.
• Lebih elastis dan lebih kuat dari baja lunak.
• Dapat dilas dan diberi muatan magnit permanen.
• Mudah berkarat.
• Umumnya digunakan untuk bagian/alat yang mengalami beban kejut atau getar, baut mutu tinggi (high strength bolt) dan baja-prategang.

Sifat-sifat dan Produk Baja Lunak

Baja lunak mempunyai sifat:

• Berat jenis  7,80.
• Temperatur leleh sekitar  1400 derajat C.
• Daktal (liat).
• Dapat dilas dan diberi muatan magnit.
• Mudah berkarat.
• Digunakan untuk hampir semua bagian struktur.

Baja struktur yang umum dikenal adalah baja tulangan, baja profil, pelat baja, dan baut baja. Semula, mutu baja struktur ini diidentifikasikan dengan simbol  Uxy  yang artinya baja tersebut memiliki tegangan leleh karakteristik sebesar  xy  kali 100 kg/cm2 (misal : U22, menunjukkan baja dengan tegangan leleh karakteristik 2200 kg/cm2). Tetapi saat ini lebih sering diwakili dengan notasi  fy  yang menunjukkan nilai tegangan leleh/luluh baja yang bersangkutan, misalkan  fy = 240 MPa.

Baja Tulangan

Baja tulangan adalah baja yang berbentuk batang yang dipergunakan untuk penulangan beton, karena itu sering disebut besi beton.

Baja tulangan berbentuk lonjoran-lonjoran baik permukaan polos/licin (BJTP) ataupun permukaan berulir/sirip (BJTD/deform) dengan panjang standar adalah 6 m, 9 m dan 12 m. Bentuk sirip baja tulangan deform dapat berupa sirip teratur dan dapat juga berupa sirip terpuntir.

Baja tulangan disyaratkan tidak boleh mengandung serpih-serpih, lipatan-lipatan, retak-retak, bergelombang, dan hanya diperbolehkan berkarat ringan pada permukaan. 

Untuk baja tulangan deform , jarak antara dua sirip melintang tidak boleh > 0,7 d, tinggi sirip tidak boleh kurang dari 0,05 d, serta sirip melintang tidak boleh membentuk sudut kurang dari 45o terhadap sumbu batang.

Karena adanya sirip-sirip, maka diameter nominal baja tulangan deform dihitung dengan rumus sebagai berikut:

Rumus Menghitung Diameter Nomilan Baja Tulangan Deform

d = 12.74 (B^0.5)

• dengan B: berat persatuan panjang baja tulangan (kg/m’).

Khusus untuk baja-tulangan notasi yang digunakan untuk menunjukkan mutu baja adalah  BJTPxx (baja tulangan polos) atau BJTDxx (baja tulangan deformasian). BJTP24 artinya baja tulangan polos dengan tegangan leleh  fy = 240 MPa, sedang  BJTD32 artinya baja tulangan deformasian dengan tegangan leleh  fy = 320 MPa.

Baja Tulangan Deform

Standar diameter BJTP dan BJTD dan sifat mekanisnya dapat dilihat pada tabel-tabel di bawah.

Dalam gambar teknis sering ditulis  dengan  Pa – b  atau  cPd  dan  cDd.

Keterangan:

• a: diameter tulangan
• b: jarak tulangan
• c: jumlah tulangan
• d: diameter nominal tulangan
• P: tulangan polos
• D: tulangan deformasian/ulir

Diameter, Luas Tampang, Berat Nominal

Penampang Diameter Baja Tulangan				Luas Penampang (mm²)	Berat Nominal per-satuan panjang (kg/m')
Polos	Diameter (mm)	Deform	Diameter (mm)
P6	6	D6	6	28.26	0.222
P8	8	D8	8	50.24	0.395
P9	9	D9	9	63.585	0.499
P10	10	D10	10	78.5	0.617
P12	12	D12	12	113.04	0.888
P13	13	D13	13	132.665	1.04
P14	14	D14	14	153.86	1.21
P16	16	D16	16	200.96	1.58
P18	18	D18	18	254.34	2
P19	19	D19	19	283.385	2.23
P20	20	D20	20	314	2.47
P22	22	D22	22	379.94	2.98
P25	25	D25	25	490.625	3.85
P28	28	D28	28	615.44	4.83
		D29	29	660.185	5.19
P32	32	D32	32	803.84	6.31
		D36	36	1017.36	7.99
		D40	40	1256	9.87
		D50	50	1962.5	15.4

Sifat Mekanis Baja Tulangan

Kelas		Simbol	Batas Ulur min. (N/mm²)	Kuat Tarik min. (N/mm²)
Polos	1	BJTP24	285	382
			(24)	(39)
	2	BJTP30	294	480
			(30)	(49)
Deform	1	BJTD24	285	282
			(24)	(29)
	2	BJTD30	294	480
			(30)	(49)
	3	BJTD35	343	490
			(35)	(50)
	4	BJTD40	392	559
			(40)	(57)
	5	BJTD50	490	618
			(50)	(63)

Wiremesh

Wiremesh atau Jaringan Kawat Baja Las untuk tulangan beton (pelat) berbentuk empat persegi, terbuat dari kawat hasil penarikan dingin. 

Titik potong kawat yang memanjang dan melintang dari jaringan kawat las ini dilas dengan las titik secara sempurna, rapi dan kokoh, kawat-kawat satu dengan lainnya harus tegak lurus dan tidak boleh terdapat cacat-cacat pembuatan yang dapat mengurangi kekuatan.

Kawat yang dipergunakan sebagai jaringan kawat las, baik kawat memanjang maupun melintang disyaratkan mempunyai kuat tarik minimum 50,10 kgf/mm2, serta kuat geser las minimum 25,00 kgf/mm2.

Standar diameter kawat yang digunakan adalah 4,00, 4,50, 5,00, 6,00, 7,00, 8,00, 9,00 dan 10,00 mm. Sedang bentuk lubang adalah bujur sangkar dan empat persegi panjang seperti pada tabel di bawah.

Ukuran lembar jaringan kawat las adalah:

• Lebar = 2,10 meter.
• Panjang = 5,40 meter (lembar standar), dan 54 meter (gulungan standar dengan diameter maksimum 6 mm untuk kawat yang memanjang).

Ukuran Lubang Jaringan Kawat Las

No	Lubang Bujur Sangkar (mm)	Lubang Persegi Panjang (mm)
1	50 x 50	50 x 75
2	75 x 75	75 x 100
3	100 x 100	100 x 150
4	150 x 150	150 x 200
5	200 x 200	200 x 250
6	250 x 250	250 x 300
7	300 x 300

Baja Profil

Baja profil berupa batangan-batangan baja yang mempunyai bentuk penampangan tertentu, seperti  H, I, C, L, T, Z dan sebagainya.

Baja profil dibuat dengan proses canai panas, kecuali profil Kanal C ringan dibuat dengan proses dingin dari pelat baja atau strip baja, baik pelat/strip baja yang diperoleh dari proses canai panas atau canai dingin.

Detail properti dan simbol baja profil secara lengkap dapat dilihat dalam daftar/tabel baja profil. Umumnya baja profil digunakan untuk struktur rangka baja (portal baja, rangka atap baja, rangka baja jembatan, dll) atau struktur komposit.

Pelat Baja

Pelat baja berupa lembaran-lembaran dengan berbagai ketebalan sesuai kebutuhan pasar. Umumnya digunakan untuk pelat-pelat sambung rangka baja, dsb.nya.

Baut

Digunakan sebagai alat sambung/hubungan joint rangka baja. Biasanya menggunakan simbol baut baja A307 untuk baut baja hitam, A325 dan A490 untuk baut baja mutu tinggi.

Baja Ringan

Baja ringan merupakan baja mutu tinggi yang memiliki sifat ringan dan tipis, namun memiliki fungsi setara baja konvensional. Meskipun tipis, baja ringan memiliki kekuatan tarik 550 MPa dan terbuat dari baja ringan lapis Zinc (3-5 micron) dan Aluminium Hi-Ten (High Tension Stell). 

Di Indonesia, ketebelan baja ringan berkisar dari 0,4 mm – 1 mm. Ketebalan material baja ringan untuk kuda-kuda atau main truss berbentuk profil C berkisar 0,7 – 1 mm, dan Profil Top Span R37 untuk reng sekitar 0,4 - 0,7 mm.

Contoh Profil Baja. (sumber: chapmansuk.com)

Contoh Tipe Profil Baja. (sumber: indiamart.com)

Kelebihan Baja Ringan

• Karena bobotnya yang ringan maka dibandingkan kayu, beban yang harus ditanggung oleh struktur di bawahnya lebih rendah.
• Baja ringan bersifat tidak membesarkan api (non-combustible).
• Konsumen tidak perlu kuatir baja ringan dimakan rayap.
• Pemasangannya relatif sangat cepat apabila dibandingkan rangka kayu.
• Baja ringan nyaris tidak memiliki nilai muai dan susut.

Kekurangan Baja Ringan

• Kerangka atap baja ringan tidak bisa diekspos seperti rangka kayu, sistem rangkanya yang berbentuk jaring kurang menarik bila tanpa penutup plafon.
• Karena strukturnya yang seperti jaring ini maka bila ada salah satu bagian struktur yang salah hitung ia akan menyeret bagian lainnya.
• Rangka atap baja ringan tidak sefleksibel kayu yang dapat dipotong dan dibentuk berbagai profil. 

Proses Perlindungan Baja

Kelemahan baja adalah mudah terserang korosi dan karat akibat bersentuhan dengan air atau kelembaban udara sekeliling. Untuk mengatasi kelemahan tersebut, dilakukan langkah/langkah perlindungan/pelapisan (coating) permukaan baja seperti:

• Tarring: pelapisan permukaan baja dengan gas batu bara (coaltar) dengan proses temperatur tinggi sehingga gas terserap sedikit dipermukaan baja
• Electroplating: pelapisan permukaan baja dengan cara elektrolisa partikel-partikel perak atau nikel dan sebagainya.
• Calvanizing: pelapisan permukaan baja dengan seng, diperoleh dengan cara baja direndam dalam cairan seng.
• Metal Spraying: permukaan baja dilapisi dengan gas/cairan seng atau aluminium atau timah dengan cara disemprot.
• Painting: pelapisan permukaan baja dengan cat
• Casing: membungkus/menyelubungi baja dengan beton.
• Dengan mengorbankan logam lain (mangaan), biasanya untuk rel kereta api.

Sekian, pembahasan tentang Baja (Tipe, Sifat, Mekanisme Pengerjaan, Kelebihan Kekurangan dan Proses Perlindungan). Semoga artikel ini bisa menmabah pengetahuan kita tentang baja (steel).

Semoga bermanfaat dan terima kasih sudah membaca.

Berbagi :