BAHAN AJAR

BAHAN AJAR
DASAR PERANCANGAN KONSTRUKSI MESIN

KELAS X SMK/N MALANG

Oleh : Mahasiswa Prodi Pendidikan Teknik Mesin
Offering A4

Fakultas Teknik Mesin Universitas Negeri Malang
DINAS PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN KOTA MALANG

SEKOLAH MENENGAH KEJURUAN
TAHUN AJARAN 2021/2022

Peta Konsep

Mata Pelajaran : Dasar Perancangan Kontruksi Mesin

Kelas / kompetensi keahlian : X / Teknik Mesin

Daftar KD : 3.1 s.d 3.4

DASAR PERANCANGAN KONTRUKDI MESIN

PENGETAHUAN BAHAN LOGAM

1.Jenis bahan logam Teknik
2. Logam Fero

3. logam non fero
4. sifat bahan Teknik

PENGOLAHAN BAHAN LOGAM

1. Pembautan besi kasar
2. pembuatan baja

PENGOLAHAN BAHAN NON LOGAM

1. Bahan NonLogam
2.Pengolahan Bahan Non logam

Tujuan

Setelah mengikuti mata perlajaran ini diharapkan siswa mampu :

1. Mengerti apa saja bahan dari logam dan non logam
2. Mengatahui apa saja bahan dari logam dan non logam
3. Mengidentifikasi cara pengolahan bahan logam
4. Mengenditifikasi cara pengilahan bahan non logam
5. Memilih jenis bahan Teknik

DESKRIPSI
Pengetahuan bahan logam meruapakan bagian awal yang sangat penting dalam mata pelajaran
Dasar Perancangan Kontrusi Mesin.didalam buku ajar ini membahas tentang pengetahuan jenis
bahan logam yang meliputi pengolahan logam, pengolahan non logam dan sifat bahan Teknik,
logam fero, dan non fero.
Bab ini juga berkesinambngan dengan bab berikutnya meliputi pengolahan bahan logam dan
pengolahan bahan non logam. Pada materi pengolahan bahan logam dan non logam akan
diejelaskan cara pembuatan baja dan pembuatan besi kasar, bahan non logam dan Teknik
pengolahan non logam.

Kata kunci : logam, non logam, logam fero, non fero

DAFTAR ISI

Cover …………………………………………………

Kata Pengantar …………………………………………………

Pendahuluan …………………………………………………

Tujuan …………………………………………………

Deskripsi …………………………………………………

Bab 1 2.1 Pengetahuan Bahan Logam …………………………………………………

2.1.1 Jenis Bahan Logam Teknik …………………………………………………

2.1.2 Logam Fero …………………………………………………

2.1.3 Logam Non Fero …………………………………………………

2.1.4 Sifat Bahan Teknik …………………………………………………

Rangkuman …………………………………………………

Uji kompetnsi …………………………………………………

Bab 2 3.1 Pengolahan Bahan Logam …………………………………………………

3.1.1 Pembuatan Besi Kasar …………………………………………………

3.1.2 Pembuatan Baja …………………………………………………

Ragkuman …………………………………………………

Uji Kompetensi …………………………………………………

Bab 3 4.1 Pengolahan Bahan NonLogam …………………………………………………

4.1.1 Bahan Non Logam …………………………………………………

4.1.2 Pengolahan Bahan Non logam …………………………………………………

Rangkuman …………………………………………………

Uji kompetensi …………………………………………………

Bab 1
Pengetahuan Bahan Teknik

 Kompetensi Dasar
3.1 Memahami Jenis Bahan Teknik
Tujuan Pembelajaran 4.1 Memilih Jenis Bahan Teknik


Setelah mempelajari materi I , siswa diharapkan mampu :
Memahami jenis bahan Teknik
Menganalisisn jenis bahan Teknik
Memilih jenis bahan Teknik
Peta Konsep

Sifat Fisik, Mekanik,Teknologi logam
meliputi: logam ferro, Besi tuang, Besi
Bahan Teknik tempa, Baja lunak, baja karbon tinggi ,

baja karbon rendah.

non non ferro meliputi :Aluminium, Seng,
tembaga, nikel ,perak , magnesium, timah

putih, timah hitam

Diskripsi Pembelajaran
Ilmu pengetahuan bahan atau material merupakan ilmu pengetahuan dasar yang harus
diketahui, dipahami, dan dikuasai oleh orang teknik. Ketika mengetahui bahan teknik maka
kita akan dapat membuat suatu produk atau suatu konstruksi yang berkualitas dan diminati
konsumen atau masyarakat. Bahan atau material adalah wujud asal benda kerja.

Kata Kunci : Bahan Teknik, logam fero, non fero

3.1.1 Jenis Bahan Teknik
Bahan teknik dibagi menjadi dua jenis yaitu, logam dan bukan logam. Sehingga jika
kita kaitkan dengan teknik mesin maka logam bisa diartikan sebagai bahan yang terpenting
sedangkan bahan bukan logam tetap selalu dibutuhkan. Logam dapat dibagi menjadi logam
non-ferro (logam bukan besi) dan logam ferro (logam besi). Bahan logam memiliki sifat liat,
kuat, keras, kenyal, dapat ditempa/diubah bentuk, penghantar listrik, penghantar panas, dan
pada umumnya mempunyai titik cair yang tinggi.Bila ditinjau dari keadaan, sifat, dan kegunaan
ada 5 macam logam, yaitu:
a.Logam berat: logam yang mempunyai massa jenis lebih dari 5 kg/dm3
. Contohnya besi, nikel, krom, tembaga, seng, timah hitam, dan timah putih.
b.Logam ringan: logam yang mempunyai massa jenis kurang dari 5 kg/dm3
. Contohnya aluminium.
c.Logam mulia: logam yang memiliki nilai ekonomi tinggi sehingga dapat digunakan untuk
perhiasan dan aksesoris.
Contohnya emas, perak, dan platina.
d.Logam refraktori: logam yang tahan terhadap api.
Contohnya wolfram, molibden, dan titanium.
e.Logam radioaktif: logam yang dapat memancarkan sinar radio aktif.

Contohnya uranium dan radium.

Besi merupakan logam yang sangat penting dalam bidang teknik, tetapi besi murni terlalu

lunak dan rapuh untuk dipakai sebagai barang jadi. Oleh karena itu, besi selalu dicampur
dengan unsur lain, terutama zat arang. Jadi sebutan besi dapat berarti:

a.Besi murni (besi murni dengan simbol Fe, hanya dapat diperoleh dengan jalan reaksi kimia).

b.Besi teknik (besi yang sudah dicampur dengan unsur lain, hasilnya berupa besi kasar, besi
tuang, dan baja).

3.1.2 Logam Ferro

Bila ditinjau dari kandungan besi ada dua macam logam yaitu, logam ferro dan logam non
ferro. Logam ferro (logam besi) adalah suatu logam yang mengandung unsur besi, yang
termasuk logam ferro adalah:

a.Besi tuang

Besi tuang merupakan campuran besi dan karbon (4%), sifatnya rapuh, baik untuk dituang,
tidak dapat ditempa, dan sulit dilas. Penggunaannya untuk hiasan pagar besi, badan ragum, alas
mesin bubut, blok silinder, dan komponen mesin.

b.Besi tempa

Besi tempa adalah campuran besi murni (99%) dan sedikit rongsokan, sifatnya liat, dapat

ditempa, dan tidak dapat ditempa. Penggunaannya untuk kait kran, rantai jangkar,
paron/landasan.

c.Baja lunak
Baja lunak atau baja karbon rendah adalah campuran besi dan karbon 0,04—0,3%, sifatnya liat,
dapat ditempa atau diubah bentuk. Penggunaannya untuk paku keling, mur-baut, sekrup,pipa,
kawat, besi as, pelat baja, pelat strip, baja profil untuk konstruksi bangunan dan jembatan.

d.Baja karbon sedang
Baja karbon sedang adalah campuran besi dan karbon 0,3—0,6%, sifatnya kenyal dan lebih
keras disbanding baja lunak. Penggunaannya untuk peralatan dan komponen mesin, seperti rel
kereta api, mur-baut, poros/as, stang seker, roda gigi, palu, pegas, dan paron/landasan.

e.Baja karbon tinggi

Baja karbon tinggi adalah campuran besi dan karbon 0,6—1,5%, sifatnya dapat ditempa dan
dapat disepuh. Penggunaannya untuk perlengkapan mesin bubut, alat-alat perkakas, kikir, daun
gergaji, pahat, tap, dan stempel.

f. Baja cepat tinggi

Baja cepat tinggi adalah baja karbon tinggi yang ditambah dengan unsur paduan lain seperti
nikel, kobalt, krom, tungsten, dan sebagainya. Sehingga sifatnya keras, rapuh, dapat disepuh,
dapat dimudakan, tahan suhu tinggi. Penggunaannya untuk komponen mesin, terutama yang
berhubungan dengan suhu tinggi seperti pahat bubut.

3.1.3 Logam Non-ferro

Logam non-ferro atau logam bukan besi adalah logam yang tidak mengandung unsur

besi. Material logam non-ferro banyak digunakan sebagai bahan dasar untuk bahan campuran
membuat logam paduan, dengan tujuan agar dapat memperbaiki sifat logam paduan sesuai sifat
dan kekuatan bahan yang digunakan. Logam non-ferro yang sering digunakan dalam bidang
teknik di antaranya aluminium, seng, tembaga, nikel, perak, magnesium, mangan, molibden,
timah putih, timah hitam, dan wolfram.

a.Aluminium

Aluminium didapat bukan merupakan logam murni, tetapi dalam keadaan senyawa

kimia yaitu Al2O3.H2O (bauksit). Sebagai bahan dasar dari aluminium adalah bauksit. Bauksit
mengandung 55—65% tanah tawas, 2—8% besi, 12—30% air, 1—8% asam silikat. Bauksit
diolah menjadi aluminium dengan cara elektrolisa.Sifat alminium adalah

ringan, mudah dibentuk, dapat dilas dan disolder, tidak beracun, tidak bermagnet, penghantar
panas dan penghantar panas yang baik, lebih keras dibanding timah putih, tidak baik untuk
dicor, tetapi dapat dirol menjadi lembaran. Aluminium mempunyai sifat fisik: massa jenisnya
2,7, massa atom 26,97, dan titik cair 660oC.Aluminium banyak dipakai dalam bentuk paduan,
yaitu untuk kabel, peralatan elektronik, peralatan rumah tangga, komponen mesin, komponen
pesawat, dan bahan pelapis industri kimia,makanan, dan kedokteran.

b.Seng

Biji seng ada yang bersenyawa dengan belerang dan ada yang bersenyawa dengan asam arang.
Untuk mengeluarkan belerang dan asam arang dari senyawa tersebut dilakukan dengan cara
dipanggang di dalam dapur cawan, sehingga terjadi oksidasi seng.

Cara lain untuk pembuatan seng dengan jalan elektrolisa.Sifat umum seng adalah tahan korosi,
berwarna kelabu, patahannya mengkilap, dapat dituang, dapat disemprotkan, dapat ditumbuk

pada suhu 200oC. Sifat mekanik seng adalah kenyal. Sifat fisiknya memiliki massa jenis 7,14
dengan titik cair 419,4oC. Seng banyak dipakai untuk elemen listrik, pelapis baja, dan pelapis
komponen mesin.
c.Tembaga
Bisaanya biji tembaga mengandung besi, timah hitam, seng, serta sedikit perak dan
emas. Biji tembaga umumnya merupakan senyawa sulfida seperti CuFeS2 (34%Cu),CuS (79%
Cu), senyawa oksida seperti CuO (88% Cu), dan lain-lain. Ada 3 cara pengolahan
tembaga, yaitu:
1)Proses kering
Proses kering atau proses pyrometallurgy
adalah proses pemanasan yang dilakukan
dengan membakar biji tembaga pada dapur cawan atau dapur nyala hingga suhu
yang tinggi dan mencair.
2)Proses basah
Proses basah atau proses hydrometallurgy adalah proses pengolahan biji tembaga dengan cara
melarutkan biji tembaga kemudian diekstrak lagi hingga mendapatkan unsur tembaga yang
terbebas dari unsur lain.
3)Proses
electrometallurgyProses electrometallurgy adalah proses yang menggunakan listrik, yaitu
dengan cara elektrolisa.
Sifat tembaga warnanya merah muda mengkilat, tahan korosi, penghantar listrik dan panas yang
baik, dapat digosok, dapat dikerjakan dengan mesin, dapat ditempa dalam keadaaan dingin,
mudah disambung dengan solder dan las. Sifat mekaniknya liat. Sifat fisiknya mempunyai
massa jenis 8,9 dengan titik cair 1.083oC. tembaga banyak digunakan untuk kabel, kawat
listrik, alat-alat listrik, telepon, pelapis baja, dan baut pematri (ujung solder).
d.Nikel
Biji nikel kebanyakan merupakan senyawa sulfida yang mengandung rata-rata 3% Ni
dan 1% Cu dan kadang-kadang mengandung logam mulia. Pengolahannya dengan cara
pemanggangan dan mengolah biji nikel pada dapur nyala api hingga mencair, kemudian

diredusir dengan menggunakan bahan tambah seperti mangan dan phosphor, hingga

didapat nikel murni yang terpisah dengan unsur lain dan kotoran.Sifat nikel adalah keras, liat,
berwarna putih mengkilap keabu-abuan, dapat dilas, dapat ditempa, mudah dibentuk, tahan
kimia, tahan korosi. Sifat fisiknya mempunyai massa jenis 8,7 dan titik leburnya 1.455oC.
Nikel banyak digunakan untuk bahan paduan

membuat baja, pelapis komponen mesin, industri kimia, alat-alat listrik, dan kedokteran.

e.Perak

Ada dua macam biji perak, yaitu perak yang mengandung belerang dan biji perak yang
mengandung timbel. Biji perka yang mengandung belerang diolah dengan cara memanggang
biji perak hingga mencair. Biji perak yang mengandung timbel,pengolahan dengan cara
dihaluskan lebih dulu kemudian dicairkan dengan memasukkan zat asam sampai timbel
terbakar menjadi glit-timbel dan dikeluarkan dengan terak/kotoran. Jalan lain untuk
mengeluarkan timbel dari perak yaitu dengan elektrolisa.Sifat perak adalah tahan korosi, dapat
dilas, dapat disolder, penghantar listrik, termasuk logam mulia. Sifat fisiknya mempunyai massa
jenis 10,5 dan titik cairnya 960,5oC. Sifat mekaniknya termasuk logam lunak. Perak banyak
dipakai untuk perhiasan, aksesoris, dan industri kimia.

f.Magnesium

Magnesium termasuk logam lunak yang dibuat dengan jalan elektrolisa memakai campuran
klorida. Magnesium mempunyai sifat ringan, lunak, tahan korosi, dan dapat dilas. Sifat fisiknya
memiliki massa jenis 1,74 dan titik cairnya 650o

C. Magnesium banyak

digunakan untuk peralatan fotografi, unsur paduan membuat logam tujuannya agar dapat
menambah kekuatan tarik pada logam paduannya.g.ManganBiji mangan berasal dari bahan
dasar batu kawi atau pyrobesit, braunit, manganit,danhausmanit. Mangan diperoleh dengan
jalan mereduksi biji mangan dengan serbuk aluminium halus di dalam dapur cawan, kotorannya
diambil dan didapatkan mangan.Mangan mempunyai sifat keras, rapuh, tahan aus, berwarna
putih keabu-abuan, massa jenisnya 7,4 dan titik leburnya 1.260oC, dan sifat mekaniknya
mempunyai kekuatan tarik yang tinggi. Karena sifatnya itu, mangan banyak digunakan untuk
bahan pelapis logam lain, dan sebagai unsur paduan membuat logam agar mepunyai kekuatan
dan keuletan.

h.Molibden

Biji molibden bersenyawa dengan belerang. Cara memperoleh molibden dengan cara membakar
biji-biji molibden sampai menjadi oksid, selanjutnya oksid tersebut diredusur di dalam dapur

listrik menggunakan arang, sehingga molibden terpisah dari kotoran dan unsur lainnya.Sifat
molibden berwarna putih perak, keras, dapat dikikir, termasuk logam berat, massa jenisnya 10,2
dan titik leburnya 2.620o

C. Sifat mekaniknya liat dan keras, tetapi dapat

dikikir dan mempunayi daya pegas yang setabil pada suhu tinggi. Penggunaannya untuk
penumpu kawat pijar lampu dop dan sebagai unsur paduan membuat logam.

I.Timah putih

Biji timah putih ditemukan dalam keadaan murni dan persenyawaan dengan zat asam. Ada dua
macam biji timah putih, yaitu biji timah gunung (didapat dari batu timah) dan pasir timah yang
disebut dengan biji timah aliran. Cara memperoleh biji timah putih dengan menghaluskan batu
timah putih dan mencucinya hingga batu-batunya yangringan terbuang. Sedangkan timah putih
yang mengandung belerang harus dipanaskan, dicairkan, diredusir di dalam dapur nyala
api.Timah putih bersifat tahan udara lembab, warnanya putih perak, tergolong logam lunak,
kekuatan dan kekerasannya sangat rendah, daya tahan korosi cukup tinggi, massa jenisnya 7,3
dan titik leburnya 232o

C. Timah putih dapat dipakai untuk bahan solder,

alat-alat listrik, tabung pasta gigi, sebagai bahan membuat logam, sebagai bahan untuk proses
galvanis pada baja.

j.Timah hitam

Biji timah hitam ditambang dalam keadaan bersenyawa dengn unsur lain seperti belerang dan
mengandung logam dalam jumlah kecil, di antaranya tembaga dan perak Pengolahannya
dengan cara memanaskan biji timah hitam sampai mencair pada dapur cawan atau dapur nyala
api, hingga kotorannya terpisah membentuk terak dan timbelnya dituang pada cetakan.Timah
hitam atau timbel mempunyai warna putih kebiru-biruan, tahan kimia, tahan korosi, dan tahan
udara. Sifat mekaniknya agak lunak, sifat fisiknya mempunyai massa jenis 11,34 dan titik
leburnya 327,5C.Timah hitam banyak dipakai untuk pemberat/bandol pancing, peluru senapan,
sel aki/baterai, terminal positif dan negatif aki, bahan cat, paking mesin, industri kimia,
peralatan listrik,dan unsur paduan membuat logam.

k.Wolfram

Biji wolfram yang mengandung kalsium woliramat disebut skelit. Biji wolfram yang
mengandung unsur besi wolframat disebut wolframit. Wolfram atau tungsten didapat dengan

mereduksi oksida wolfram dengan hidrogen yang dihasilkan dari dapur listrik. Sifat wolfram
adalah berwarna abu-abu hitam, tahan aus, tahan panas, keras, massa jenis 20, titik leburnya
3.400C dan titik didih 5.900C, dapat digilas menjadi lembaran, bila dipadu dengan baja
perkakas akan memperbaiki ketahanan ausnya dan sifat tahan panas.Wolfram banyak dipakai di
bidang listrik untuk pebuatan kawat lampu pijar, untuk katoda tabung elektron, untuk bahan
pakan las tungsten, dan untuk membuat bahan paduan membuat logam.

3.1.4 Sifat Bahan Teknik
Bahan teknik teknik memiliki banyak sifat, secara umum sifat bahan dikelompokkan ke dalam
tiga kelompok, yaitu sifat fisik, sifat mekanik, dan sifat teknologi. Pada umumnya
sifat-sifat tersebut ditentukan antara lain oleh komposisi dan struktur mikro bahan tersebut.
Sebagai contoh, kadar kromium dapat memperbaiki sifat tahan terhadap korosi.

a. Sifat fisik
Sifat fisik dari elemen bahan teknik adalah massa atom, massa jenis, titik cair/lelah, titik
didih, panas spesifik, daya hantar panas, tahanan listrik, dan ketahanan korosi.
Pada tabel 1.1 menjelaskan tentang sifat fisik beberapa bahan teknik, seperti berat jenis,
modulus elastisitas, kekuatan tarik, koefisien muai panjang, dan konduktifitas panas.

b.Sifat mekanik

Sifat mekanik adalah sifat dari bahan yang dikaitkan dengan kemampuan bahan tersebut
menahan beban. Dalam praktik, suatu bahan yang dibebani harus mampu menahan
bebantersebut tanpa timbul kerusakan. Jika suatu bahan memiliki sifat mekanik tertentu yang
baik, tetapi sifat lainnya kurang menguntungkan maka daripada memikirkan untuk
menggantikannya, lebih baik diambil langkah-langkah untuk mengatasi kekurangannya
tersebut. Contohnya, baja memiliki kekuatan yang tinggi tetapi mudah berkarat. Untuk tindakan
pencegahan karat maka baja dilindungi dengan cat atau digalvanisasi. Sifat mekanik di
antaranya kekuatan, kekerasan, elastisitas, plastisitas, kekakuan, kelelahan, keuletan, kegetasan,
dan mulur.
1) Kekuatan: Kekuatan bahan untuk menahan beban tanpa kerusakan.
2) Kekerasan: Ketahanan suatu bahan untuk menahan goresan dan tekanan.
3) Elastisitas: Keampuan untuk kembali ke bentuk semula setelah menerima beban.
4) Plastisitas: Kemampuan bahan untuk mengalami perubahan bentuk yang tetap
tanpa terjadi keretakan.
5) Kelelahan: Kemampuan bahan untuk menerima beban yang berganti-ganti untuk
jangka waktu tertentu.
6) Keuletan: Kemampuan bahan di deformasi.
7) Kegetasan: Terjadinya kepatahan akibat beban tanpa didahului oleh perubahan bentuk.
c.Sifat teknologi
Sifat teknologi adalah sifat bahan yang dikaitkan dengan kemudahan bahan untuk diproses
secara teknologi, misalnya mampu las, mampu mesin, dan mampu cor. Mampu mesin adalah
sifat bahan yang dikaitkan dengan kemudahan bahan tersebut untuk disayat/dipotong dengan
perkakas potong, seperti dapat dipahat, digergaji, dan digerinda.

RANGKUMAN
Bahan teknik dibagi menjadi dua jenis yaitu, logam dan bukan logam. Logam dapat dibagi
menjadi logam kuat, keras, kenyal, dapat ditempa/diubah bentuk, penghantar listrik, penghantar
panas, dan pada umumnya mempunyai titik cair yang tinggi.Bila ditinjau dari keadaan, sifat,
dan kegunaan ada 5 macam logam, yaitu:

a.Logam berat: logam yang mempunyai massa jenis lebih dari 5 kg/dm3 .

b.Logam ringan: logam yang mempunyai massa jenis kurang dari 5 kg/dm3

c.Logam mulia: logam yang memiliki nilai ekonomi tinggi sehingga dapat digunakan untuk
perhiasan dan aksesoris.

d.Logam radioaktif: logam yang dapat memancarkan sinar radio aktif.

Logam fero terdiri dari :

1. Besi tuang
2. Besi tempa
3. Besi karbon tinggi
4. Baja cepat tinggi

Logam non fero terdiri dar I :

1. Aluminium
2. Seng
3. Tembaga

Sifat bagan Teknik

1. Sifat fisik
2. Sifat Mekanik
3. Sifat teknologi

Uji Kompetensi
A. Pilihlah jawaban yang paling benar!

1. Berikut yang bukan termasuk logam non-ferro adalah…

a. Aluminium d. Magnesium

b. Seng e. Besi tuang

c. Timah putih

2. Pengolahan tembaga dengan cara melarutkan biji tembaga kemudian diekstrak, dinamakan
proses… (STEM)

a. Proses kering d. Proses elektrolisa

b. Proses basah e. Proses peleburan

c. Proses elektrolisis
3. Berikut ini macan-macam logam, kecuali…

a. Logam refraktori d. Logam mulia

b. Logam berat e. Metaloid

c. Logam ringan
4. Bahan solder terbuat dari timah putih, timah putih termasuk jenis… (HOTS)

a. Logam berat

b. Logam mulia

c. Logam ringan

d. Logam radioaktif

e. Logam ferro
5. Hiasan pagar besi ada yang terbuat dari besi tuang, sifat besi tungan adalah…

a. Rapuh dan dapat ditempa

b. Mudah dikerjakan dengan mesin

c. Rapuh dan dapat dituang

d. Tidak dapat ditungan

e. Liat
6. Logam yang tidak mengandung unsur besi dinamakan…

a. Logam ferro d. Logam ringan

b. Logam non-ferro e. Logam berat

c. Metalloid
7. Kemampuan bahan untuk kembali ke bentuk semula setelah menerima beban dinamakan…

a. Kekuatan d. Plastisitas

b. Kekerasan e. Kelelahan

c. Elastisitas
8. Logam non-ferro yang digunakan untuk bahan pakan las tungsten adalah…

a. Aluminium

b. Seng

c. Timah putih

d. Tmah hitam

e. Wolfram
9. Wujud asal benda kerja disebut…

a. Logam d. Logam non-ferro

b. Logam ferro e. Material

c. Metaloid
10. Uranium dapat dipakai sebagai bahan peledak, uranium termasuk jenis…

a. Logam berat d. Logam radioaktif

b. Logam ringan e. Logam non-ferro

c. Logam mulia

BAB 2
Pengolahan bahan logam

 Kompetensi Dasar
3.2 Memahami pembuatan besi kasar
4.2 Mengidentifikasi proses pembuatan baja

 Tujuan Pembelajaran
Setelah mempelajari materi siswa dapat diharapkan mampu :
Siswa dapat memahami, menjelaskan & mengidentifikasi proses pembuatan besi kasar dan baja

Peta Konsep

Pengolahan
bahan logam

proses proses proses
pembuatan besi pembuatan baja pembuatan baja

tanur

 Deskripsi
Bijih besi dari tambang biasanya masih bercampur dengan pasir, tanah liat, dan batu-batuan
lainnya. Untuk kelancaran pengolahan bongkahan bijih tersebut dipecahkan dengan mesin
pemecah, kemudian disortir antara bijih besi dan bebatuan ikutan dengan tromol magnit.
Pekerjaan selanjutnya adalah mencuci bijih besi tersebut dan mengelompokkan menurut
besarnya, bijih-bijih halus dan butir-butir yang kecil diaglomir di dalam dapur sinter atau di rol
hingga bola-bola yang dapat dipakai kembali sebagai isi dapur. Setelah bijih besi dipanggang di
dalam dapur panggang agar kering dan unsur-unsur yang mudah menjadi gas keluar dari bijih
besi kemudian dibawah ke dapur tinggi untuk diolah menjadi besi kasar. Pengetahuan
pembuatan besi kasar mutlak harus dimiliki oleh awak kapal dalam bekerja di atas kapal.
disamping itu awak kapal juga diharuskan mengetahui dan memahami tentang bahan teknik
yang sering digunakan dalam bidang permesinan di kapal untuk menghindari kesalahan dalam
pemilihan bahan teknik yang digunakan di kapal. Modul kompetensi pembuatan besi kasar ini

pada dasarnya merupakan materi kurikulum yang berfungsi untuk mengembangkan
kemampuan siswa SMK.

Kata Kunci : Besi kasar, Bhesemer, Thomas

3.3.1 .Pembuatan Besi Kasar
Bahan utama untuk membuat besi kasar adalah bijih besi. Berbagai macam bijih besi yang
terdapat di dalam kulit bumi berupa oksid besi dan karbonat besi, diantaranya yang terpenting
adalah sebagai berikut.
1. Batu besi coklat (2Fe2O3 + 3H2O) dengan kandungan besi berkisar 40%.
2. Batu besi merah yang juga disebut hematit (Fe2O3) dengan kandungan besi berkisar 50%.
3. Batu besi magnet (Fe2O4) berwarna hijau tua kehitaman, bersifat magnetis dengan
mengandung besi berkisar 60%.
4. Batu besi kalsit atau spat (FeCO3) yang juga disebut sferosiderit dengan mengandung besi
berkisar 40%.Bijih besi dari tambang biasanya masih bercampur dengan pasir, tanah liat, dan
batu-batuan dalam bongkah-bongkahan yang tidak sama besar. Untuk kelancaran proses
pengolahan bijih besi, bongkah-bongkah tersebut dipecahkan dengan mesin pemecah, kemudian
disortir antara bijih besih dan batu-batuan ikutan dengan tromol magnet. Pekerjaan selanjutnya
adalah mencuci bijih besi tersebut dan mengelompokkan menurut besarnya, bijih-bijih besi
halus dan butir-butir yang kecil diaglomir di dalam dapur sinter atau rol hingga berupa bola-
bola yang dapat dipakai kembali sebagai isidapur.Setelah bijih besi itu dipanggang di dalam
dapur panggang agar kering dan unsur-unsur yang mudah menjadi gas keluar dari bijih
kemudian dibawa ke dapur tinggi diolah menjadi besi kasar. Dapur tinggi mempunyai bentuk
dua buah kerucut yang berdiri satu di atas yang lain pada alasnya. Pada bagian atas adalah
tungkunya yang melebar ke bawah, sehingga muatannya dengan mudah meluncur kebawah dan
tidak terjadi kemacetan. Bagian bawahmelebar ke atas dengan maksud agar muatannya tetap
berada di bagian ini. Dapur tinggi dibuat dari susunan batu tahan api yang diberi selubung baja
pelat untuk memperkokoh konstruksinya. Dapur diisi dari atas dengan alat pengisi. Berturut-
turut dimasukkan kokas, bahan tambahan (batu kapur)dan bijih besi. Kokas adalah arang batu
bara yaitu batu bara yang sudah didestilasikan secara kering dan mengandung belerang yang
sangat rendah sekali. Kokas berfungsi sebagai bahan bakarnya dan membutuhkan zat asam
yang banyak sebagai pengembus. Agar proses dapat berjalan dengan cepat udara pengembus itu
perlu dipanaskan terlebih dahulu di dalam dapurpemanas udara. Proses pada dapur tinggi
seperti dalam gambar 1.

Besi cair di dalam dapur tinggi, kemudian dicerat dan dituang menjadi besi kasar, dalam bentuk
balok-balok besi kasar yang digunakan sebagai bahan ancuran untuk pembuatan besi tuang (di
dalam dapur kubah), atau dalam keadaan cair dipindahkan pada bagian pembuatan baja di
dalam konvertor atau dapur baja yang lain, misalnya dapur Siemen Martin.
Batu kapur sebagai bahan tambahan gunanya untuk mengikat abu kokasdan batu-batu ikutan
hingga menjadi terak yang dengan mudah dapatdipisahkan dari besi kasar. Terak itu sendiri di
dalam proses berfungsisebagai pelindung cairan besi kasar dari oksida yang mungkin
mengurangi hasil yang diperoleh karena terbakarnya besikasar cair itu. Batu kapur(CaCO3)
terurai mengikat batu-batu ikutan dan unsur-unsur lain.

(2). Proses dalam Dapur Tinggi Prinsip dari proses dapur tinggi adalah prinsip reduksi. Pada
proses ini zat karbon monoksida dapat menyerap zat asam dari ikatan-ikatan besi zat asam pada
suhu tinggi. Pada pembakaran suhu tinggi+ 18000 C dengan udarapanas, maka dihasilkan suhu
yang dapat menyelenggarakan reduksitersebut. Agar tidak terjadi pembuntuan karena proses
berlangsung maka diberi batu kapur sebagai bahan tambahan. Bahan tambahan bersifat asam
apabila bijih besinya mempunyai sifat basa dan sebaliknya bahan tambahan diberikanyang
bersifat basa apabila bijih besi bersifat asam.Gas yang terbentuk dalam dapur tinggi selanjutnya
dialirkan keluar melalui bagian atas dan ke dalam pemanas udara. Terak yang menetes ke
bawahmelindungi besi kasar dari oksida oleh udara panas yang dimasukkan, terak ini kemudian

dipisahkan.Proses reduksi di dalam dapur tinggi tersebut berlangsung sebagai berikut: Zat arang
dari kokas terbakar menurut reaksi : C+O2 ---------- CO2
sebagian dari CO2 bersama dengan zat arang membentuk zat yang berada ditempat yang lebih
atas yaitu gas CO. CO2+C -------- 2CODi bagian atas dapur tinggi pada suhu 3000 sampai 8000
C oksid besi yang lebih tinggi diubah menjadi oksid yang lebih rendah oleh reduksi
tidaklangsung dengan CO tersebut menurut prinsip :Fe2O3+CO -------- 2FeO+CO2Pada waktu
proses berlangsung muatan turun ke bawah dan terjadi reduksi tidak langsung menurut prinsip
:FeO+CO -------- FeO+CO2Reduksi ini disebut tidak langsung karena bukan zat arang murni
yangmereduksi melainkan persenyawaan zat arang dengan oksigen. sEdangkan reduksi
langsung terjadi pada bagian yang terpanas dari dapur, yaitulangsung di atas pipa pengembus.
Reduksi ini berlangsung sebagai berikut.FeO+C -------- Fe+COCO yang terbentuk itulah yang
naik ke atas untuk mengadakan reduksitidak langsung tadi.Setiap 4 sampai 6 jam dapur tinggi
dicerat, pertama dikeluarkan teraknya dan baru kemudian besi. Besi yang keluar dari dapur
tinggi disebut besikasar atau besi mentah yang digunakan untuk membuat baja pada dapur
pengolahan baja atau dituang menjadi balok-balok tuangan yang dikirimkan pada pabrik-pabrik
pembuatan baja sebagai bahan baku.Besi cair dicerat dan dituang menjadi besi kasar dalam
bentuk balok-balok besi kasar yang digunakan sebagai bahan ancuran untuk pembuatan
besituang (di dalam dapur kubah) atau masih dalam keadaan cair dipindahkan pada bagian
pembuatan baja (dapur Siemen Martin).Terak yang keluar dari dapur tinggi dapat pula
dimanfaatkan menjadi bahan pembuatan pasir terak atau wol terak sebagai bahan isolasi atau
sebagaibahan campuran semen. Besi cair yang dihasilkan dari proses dapur tinggi sebelum
dituang menjadi balok besin kasar sebagai bahan ancuran di pabrik penuangan, perludicampur
dahulu di dalam bak pencampur agar kualitas dan susunannyaseragam. Dalam bak pencampur
dikumpulkan besi kasar cair daribermacam-macam dapur tinggi yang ada untuk mendapatkan
besi kasar cair yang sama dan merata. Untuk menghasilkan besi kasar yang sedikitmengandung
belerang di dalam bak pencampur tersebut dipanaskan lagimenggunakan gas dapur tinggi.
(3).Pembuatan Baja dari Besi Kasar Besi kasar sebagai hasil dari dapur tinggi masih banyak
mengandung unsur-unsur yang tidak cocok untuk bahan konstruksi, misalnya zat arang
(karbon) yang terlalu tinggi, fosfor, belerang, silisium dan sebagainya. Unsur-unsur ini harus
serendah mungkin dengan berbagai cara.

Untuk menurunkan kadar karbon dan unsur tambahan lainnya dari besikasar digunakan dengan
cara sebagai berikut.Proses Konvertor :
a.Proses Bessemer untuk besi kasar dengan kadar fosfor yang rendah.
b.Proses Thomas untuk besi kasar dengan kadar fosfor yang tinggi.
c.Proses Oksi, proses LD, Kaldo dan Oberhauser.

Proses Martin (dapur Siemen Martin)
a.proses Martin asam untuk besi kasar dengan kadar fosfor rendah.
b.Proses Martin basa untuk besi kasar dengan kadar fosfor tinggi.

Dapur Listrik untuk baja Campuran
a.Dapur listrik busur nyala api.
b.Dapur listrik induksi.

3.4.2 PROSES PEMBUATAN BAJA
Pengertian Baja

Baja adalah logamaloy yang komponen utamanya adalah besi, dengan karbon sebagai
material pengaloy utama. Karbon bekerja sebagai agen pengeras, mencegah atom besi, yang
secara alami teratu dalam lattice, begereser melalui satu sama lain. Memvariasikan jumlah
karbon dan penyebaran alloy dapat mengontrol kualitas baja. Baja dengan peningkatan jumlah
karbon dapat memperkeras dan memperkuat besi, tetapi juga lebih rapuh. Definisi klasik,
baja adalah besi-karbon aloy dengan kadar karbon sampai 5,1 persen. Ironisnya, aloy dengan
kadar karbon lebih tinggi dari ini dikenal dengan besi.

Sekarang ini ada beberapa kelas baja di mana karbon diganti dengan material aloy lainnya, dan
karbon, bila ada, tidak diinginkan. Definisi yang lebih baru, baja adalah aloy berdasar-besi yang
dapat dibentuk secara plastik. Dan umumnya baja juga menjadi bahan pelapis rompi anti peluru,
yang dimana baja menjadi bahan pelapis bahan inti rompi tersebut, yaitu bahan milik Kevlar.
Baja diproduksi didalam dapur pengolahan baja dari besi kasar baik padat maupun cair, besi
bekas ( Skrap ) dan beberapa paduan logam. Keseluruhan proses dapat dibagi menjadi
beberapa tahapan pengerjaan,

Proses Pertama :

 Komponen dasar : iron ore (biji besi), limestone (tanah kapur),coke (dibuat dari coal,
khusus untuk pembuatan steel) dimasukkan ke dalam blast furnance.

 Coke : bahan bakar untuk furnance, dibuat dari coal dengan proses tertentu.
 Cairan besi : (molten metal) yang panas di dalam furnance terpisah menjadi 2

bagian, yang atas adalah slag (wasted,impurities), dan yang bawah adalah besi
yang hendak dipakai. Besi yang dihasilkan ini kemudian dicetak menjadi pig
iron. Kadar C dalam pig iron bisa mencapai 2 %.
Proses Kedua :

 Pig iron dimasukkan ke dalam primary steelmaking furnace, bisa berupa oxygen
furnance, Ke dalam furnace ini, berbagai bahan kimia ditambahkan untuk mendapatkan
material properties yang diinginkan. Seringkali scrap juga dimasukkan ke dalam
furnace ini.

 Didalam proses dengan oksigen, carbon di dalam molten metal bereaksi dengan
oksigen menghasilkan gas karbonmonoksida. Gas ini harus keluar, kalau tidak akan
membentuk gas pockets (rimming) saat menjadi dingin (rimmed steel). Untuk
menghindari, digunakan doxidizer : silicon, aluminum baja yang dihasilkan: killed steel
atau semi-killed steel.

 Baja yang dihasilkan dicetak dalam bentuk slab, blom, atau billet.

Proses Ketiga :

 Baja yang telah dicetak dalam bentuk slab, blom, atau billet tersebut selanjutnya
dibentuk menjadi berbagai macam profit seperti H-beam, angle (siku), channel, rel
kereta, pelat, pipa (seamless pipe), dsb.

Keseluruhan proses itu dapat dilakukan pada satu lokasi pabrik baja yang besar dan dapat
pula dilakukan pada sejumlah pabrik yang terpisah. Misalnya ada pabrik yang hanya
mengerjakan dri billet sampai suatu barang setengah jadi

4.1. Proses Pembuatan Baja
a. Proses Pembuatan Baja Dengan Proses Konvertor

Konvertor adalah bejana yang berbentuk bulat lonjong terbuat dari pelat baja. Bagian dalam
dilapisi dengan batu tahan api yang berfungsi untuk menyimpan panas yang hilang sekaligus
menjaga supaya pelat baja tidak lekas aus. Bejana tersebut dapat diputar pada kedua
porosnya. pada bagian bawah konvertor terdapat saluran-saluran yang berdiameter antara 15 -
20 mmsebanyak 120 - 150 buah. Melewati poros yang satu dialirkan udara yang bertekanan 1.5
- 2 atmosfer. Sedangkan pada poros yang lain dihubungkan dengan roda gigi untuk
mengatur kedudukan konvertor.

Proses pembuatan baja dapat diartikan sebagai proses yang bertujuan mengurangi
kadar unsur C, Si, Mn, P dan S dari besi mentah dengan proses oksidasi peleburan.
Konventer untuk proses “oksidasi berkapasitas antara 50-400 ton”. Besi kasar dari tanur yang
dituangkan ke dalam konventer disemburkan oksigen dari atas melalui pipa sembur yang
bertekanan kira-kira 12 atm

Reaksi yang terjadi :

O2 + C CO2
Penyemburan Oksigen berlangsung antara 10-20 menit. Penambahan waktu
penyemburan akan mengakibatkan terbakarnya C, P, Mn dan Si. Konvertor dibuat dari
plat baja dengan sambungan las atau paku keling. Bagian dalamnya dibuat dari batu
tahan api. Konvertor disangga dengan alat penyangga yang dilengkapi dengan trunnion
untuk mengatur posisi horizontal atau vertikal Konvertor.

` Pada bagian bawah konvertor terdapat lubang-lubang angin (tuyer) sebagai
saluran udara penghembus (air blast). Batu tahan api yang digunakan untuk lapisan bagian
dalam Konvertor dapat bersifat asam atau basa tergantung dari sifat baja yang diinginkan.

Secara umum proses kerja konverter adalah:
A Dipanaskan dengan kokas sampai suhu 15000C.

B. Dimiringkan untuk memasukkan bahan baku baja ( +1/8 dari volume konverter ).
C. Konverter ditegakkan kembali.
D. Dihembuskan udara dengan tekanan 1,5 – 2 atm dengan kompresor.
E. Setelah 20 – 25 menit konverter dijungkirkan untuk mengeluarkan hasilnya.

Gambar Konvertor Bessemer
Periode ini ditandai adanya Reddish smoke (nyala api ke merah-merahan) keluar mulut
Konvertor . Hal ini menunjukkan bahwa unsur campuran yang terdapat dalam besi mentah
telah keluar dan tinggal oksida besi FeO. Periode ini berlangsung + 1 - 2 menit. Kemudian
Konvertor diputar sehingga posisinya menuju posisi horizontal, lalu ditambahkan oksider
(ferromanganesh, ferrosilicon atau Al) untuk mengikatO2 dan memadunya dengan baja
yang dihasilkan. Baja Bessemer yang dihasilkan dengan proses di atas mengandung sangat
sedikit unsur C.
Untuk baja Bessemer, kadar unsur C dapat dinaikkan dengan cara:

a. Mengurangi udara penghembus terutama pada periode ke dua.
b. Menambah C pada periode ke tiga hampir berakhir yaitu dengan menambahkan besi

mentah. Berat logam pada proses Bessemer ini akan berkurang + 8 – 12%. Hasil dari
konvertor Bessemer disebut baja Bessemer yang banyak digunakan untuk bahan
konstruksi. Proses Bessemer juga disebut proses asam karena muatannya bersifat asam
dan batu tahan apinya juga bersifat asam Apabila digunakan muatan yang bersifat
basa lapisan batu itu akan rusak akibat reaksi penggaraman

b.Proses Konvertor Thomas:
Konvertor Thomas juga disebut konvertor basa dan prosesnya adalah proses basa,

sebab batu tahan apinya bersifat basa serta digunakan untuk mengolah besi kasar yang
bersifat basa. Muatan converter putih yang banyak mengandung fosfor. Proses
pembakaran sama dengan proses pada konvertor Bessemer hanya saja pada proses
Thomas fosfor terbakar setelah zat arangnya terbakar. Pengaliran udara tidak terus-
menerus dilakukan karena besinya sendiri akan terbakar. Pencegahan pembakaran itu
dilakukan dengan menganggap selesai prosesnya walaupun kandungan fosfor masih
tetap tinggi

Guna mengikat fosfor yang terbentuk pada proses ini maka diberi bahan tambahan batu
kapur agar menjadi terak. Terak yang bersifat basa ini dapat dimanfaatkan menjadi
pupuk buatan yang dikenal dengan nama pupuk fosfat. Hasil proses yang keluar dari
konvertor Thomas disebut baja Thomas yang biasa digunakan sebagai bahan konstruksi
dan pelat ketel.

Proses Thomas disebut juga “Basic Bessemer Process” yaitu proses Bessemer dalam
keadaan basa. Proses ini memakai Converter yang di bagian dalamnya dilapisi bahan
tahan api (refractory) bersifat basa seperti dolomite (Mg CO3 CaCO3). Pertama-tama
converter diisi dengan batu kapur, kemudian besi mentah (pig iron) cair yang
mengandung unsur phosfor (P) : 1,6 - 2% ; dan sedikit Si dan S (0,6% Si, 0,07 %.

4.1.1 Proses Pembuatan Baja Dengan Tanur Oksigen Basah
Proses ini menempati 70% proses produksi baja di Amerika Serikat. Merupakan

modifikasi dari proses Bessemer. Proses Bessemer menggunakan uap air panas ditiupkan
pada besi kasar cair untuk membakar zat kotoran yang tersisa. Proses BOF memakai oksigen
murni sebagai ganti uap air. Bejana BOF biasanya berdiameter dalam 5mmampu
memproses 35 – 200 ton dalam satu pemanasan.

Peleburan Baja Dengan BOFini juga termasuk proses yang paling baru dalam
industri pembuatan baja. Konstruksi tungku BOF relative sederhana, bagian luarnya
dibuat dari pelat baja sedangkan dinding bagian dalamnya dibuat dari bata tahan api
(firebrick)

Proses tanur oksigen basa ( Basic Oxygen Furnace, BOF) menggunakan besi
kasar cair (65 – 85%) yang dihasilkan oleh tanur tinggi sebagai bahan dasar utama
dicampur dengan besi bekas (skrap baja) sebanyak (15 – 35%), batu kapur dan gas
oksigen (kemurnian 99,5%). Panas ditimbulkan oleh reaksi dengan oksigen. Gagasan ini
dicetuskan oleh Bessemer sekitar tahun 1800.

Gambar tungku BOF.

Besi bekas sebanyak ± 30% dimasukkan kedalam bejana yang dilapisi batu tahan api
basa. Logam panas dituangkan kedalam bejana tersebut. Suatu pipa aliran oksigen yang
didinginkan dengan airdimasukkan kedalam bejana 1 sampai 3 m diatas permukaan logam
cair. Gas oksigen akan mengikat karbon dari besi kasar berangsur – angsur turun sampai
mencapai tingkat baja yang dibuat. Proses oksidasiberlangsung terjadi panas yang tinggi
sehingga dapat menaikkan temperatur logam cair sampai diatas 1650oC. Pada saat
oksidasi berlangsung ke dalam tungku ditambahkan batu kapur. Batu kapur tersebut
kemudian mencair dan bercampur dengan bahan – bahan impuritas (termasuk bahan –
bahan yang teroksidasi) membentuk terak yang terapung diatas baja cair. Bila proses oksidasi
selesai maka aliran oksigen dihentikan dan pipa pengalir oksigen diangkat / dikeluarkan dari
tungku. Tungku BOF kemudian dimiringkan dan benda uji dari baja cair diambil untuk
dilakukan analisa komposisi kimia.

Bila komposisi kimia telah tercapai maka dilakukan penuangan (tapping). Penuangan
tersebut dilakukan ketika temperature baja cair sekitar 1650oC. Penuangan dilakukan dengan
memiringkan perlahan – lahan sehingga cairan baja akan tertuang masuk kedalam ladel. Di
dalam ladel biasanya dilakukan skimming untuk membersihkan terak daripermukaan baja
cair dan proses perlakuan logam cair (metal treatment). Metal treatment tersebut terdiri dari
proses pengurangan impuritas dan penambahan elemen – elemen pemadu atau lainnya
dengan maksud untuk memperbaiki kualitas baja cair sebelum dituang ke dalam cetakan. Jenis
Baja yang dihasilkan oleh proses ini adalah Baja karbon & Baja paduan 0,1 % < c < 2,0 %

Kelebihan proses BOF dibandingkan proses pembuatan baja
lainnya :
 Dari segi waktu peleburannya yang relatif singkat yaitu hanya berkisar sekitar 60 menit
untuk setiap proses peleburan

 Tidak tuyer dibagian bawah
 Phosphor dan Sulfur dapat terusir dulu daripada karbon
 Biaya operasi murah

RANGKUMAN
Pada proses pembuatan besi kasar dibutuhkan bahan utama berupa bijih besi.
Proses pembuatan dibedakan mejadi 2 yaitu :

1. Proses konventor
2. Proses martin
Dapur pada baja campuran diebdakan menjadi 2 :
1. Dapur listrk nyala bujur api.
2. Dapur listrik induksi

UJI KOMPETENSI
1. Sebutkan dan jelaskan macam bijih besi yang terdapat didalam kulit bumi berupa oksid

besi dan karbonat besi
2. Apa yang dimaksud dengan kokas?
3. Apa fungsi dari kokas?
4. Pada pembuatan baja dari besi kasar sebagai hasil dari dapur tinggi masih banyak

mengandung unsur-unsur yang tidak cocok untuk bahan konstruksi, misalnya?
5. Cara apa saja yang digunakan untuk menurunkan kadar karbon dan unsur tambahan dari

besi kasar?
6. Baja adalah logamaloy yang komponen utamanya adalah?
7. Sebutkan tahap pengerjaan proses pembuatan baja?
8. Konvertor adalah?
9. Kapasitas konverter untuk proses oksidasi adalah?
10. Apa saja kelebihan proses BOF pada proses pembuatan baja dengan tanur oksigen basah?

BAB 3
Pengolahan Bahan Non Logam

 Kompetensi dasar
3.3 Memahami prinsip bahan non logam
4.3 Mengidentifikasi bahan non logam

 Tujuan pembelajaran
1. Setelah menggali informasi dan berdiskusi siswa dapat memahami jenis jenis

pengolahan bahan non logam dengan benar.
2. Setelah menggali informasi dan berdiskusi siswa membedakan jenis jenis

pengolahan bahan non logamdengan benar.
3. Setelah menggali informasi dan berdiskusi siswa dapat menganalisis macam-macam

pengolahan bahan non logamdengan benar.
4. Setelah menggali informasi dan berdiskusi siswa dapat melakukan analisis macam-

macam pengolahan bahan non logamdengan benar.
5. Setelah menggali informasi dan berdiskusi siswa dapat mempresentasikan

analisis macam-macam pengolahan bahan non logam.

Prinsip Pengolahan
Non Logam

Macam-macam Mengidentifikasi
Pengolahan Bahan Bahan Logam

Non Logam

Proses Pengolahan
Bahan Non Logam

Deskripsi
Besi merupakan logam yang penting dalam bidang teknik, tetapi besi murni

terlalu lunak dan rapuh sebagai bahan kerja, bahan konstruksi dll. Oleh karena itu besi
selalu bercampur dengan unsur lain, terutama zat arang/karbon (C).Sebutan besi dapat
berarti : Besi murni dengan simbol kimia Fe yang hanya dapat diperoleh dengan jalan
reaksi kimia. Besi teknik adalah yang sudah atau selalu bercampur dengan unsur lain.
Besi teknik terbagi atas tiga macam, yaitu :
1. Besi mentah atau besi kasar yang kadar karbonnya lebih besar dari 3,7%.
2. Besi tuang yang kadar karbonnya antara 2,3 sampai 3,6 % dan tidak dapat ditempa.
3. Baja atau besi tempa yaitu kadar karbonnya kurang dari 1,7 % dan dapat ditempa

Kata kunci : Non Logam, Alumunium, Magnesium.

3.3 BAHAN NON LOGAM

Unsur logam yang paling penting dan paling banyak digunakan dalam industry adalah besi
karena hampir 90 % dari logam-logam yang digunakan dalam industry adalah besi. Selain
besi,logam yang penting anatara lain: alumunium (Al), timbal (Pb), nikel (Ni), perak(Ag),
seng(Zn), dan lain sebagainya.

Yang digunakan dalam keadaan murni ataupun dalam bentuk paduannya. Logam-logam
tersebut harus mempunyai sifat-sifat fisika atau mekanik yang sesuai dengan persyaratan-
persyaratan yang dikehedaki.

Logam non ferro adalah suatu bahan yang tidak mengandung besi, yang dapat digolongkan
menjadi :

- logam berat : nikel, seng, tembaga, timah putih dan timah hitam
- logam mulia/murni : emas, perak, platina
- logam ringan : alumunium, barium, kalsium
- logam refraktori/tahan api : Molibdenum , titanium, wolfram, zirkonium
- logam radio aktif : radium dan uranium.

1. Tembaga, Copper, Cuprum (Cu)

Diperoleh dari biji besi yang mengandung besi, timah hitam, seng dan sedikit mengandung
perak dan emas. Sifat-sifat tembaga antara lain :sifat mekanik baik, tahan korosi, daya hantar
listrik dan panas lebih baik, mampu dikerjakan mesin, mudah disambung dengan solder
maupun dilas, BD 8,9 dan titik cair 1,083° C, serta dapat digosok dan temperature tempa lebih
rendah dibanding bahan-bahan dari logam ferro.

Pada pengerjaan panas suhu yang diperlukan antara 800°C-900°C, seperti untuk rolling
extension dan forging/tempa. Baik dalam keadaan panas maupun dalam keadaan dingin,
tembaga sangat luwes dan dapat direnggangkan, digiling dan dimartil. Pemberian bentuk dalam
keadaan panas sekitar 650°C, sedangkan dalam keadaan dingin 300°C-700°C. Kegunaan
tembaga, yaitu alat-alat listrik, telepon dan telegram, kawat listrik, refrigerator dan pipa-
pipaketel serta tembaga tidak bias digunakan untuk perabot masak

Mangan, Manganese (Mn)
Sifat-sifat mangan adalahbaja konstruksi dan baja mesin memperbaiki sifat kekuatan tprik

dan tahan aus serta baja perkakas memperbaiki sifat tanah ukuran. Kegunaannya adalah sebagai
unsur paduan, bila dipadu dengan baja konstruksi dan baja mesin digunakan untuk pekerjaan
yang menginginkan kekuatan tarik dan tahan aus. Bila dipadu dengan baja

2. Nikel, Nickolium (Ni)

-sifat nikel yaitu cukup keras, BD 8,7 dan titik lebur 1, 455° C dengan kelihatan tinggi dan
mudah dibentuk dalam keadaan dingin atau panas dan tahan korosi. Bijih Nickel mengandung
2,5 % Nickel yang bercampur bersama-sama unsur lain yang sebagian besar terdiri atas besi
dan silica serta hampir 4 % Tembaga dan sedikit Cobalt, Selenium, Tellurium, Silver, Platinum
dan Aurum. Sedangkan Tembaga, besi dan Nicel berada pada bijih itu sebagai Sulfida.
Kegunaannya adalah untuk industri kimia, alat-alat listrik dan alat-alat kedokteran.

a. Uranium (U)

Sifat-sifat uranium adalah BD 18,7, uranium murni malleable /liat dan ductile mudah di
bentuk dan menstabilkan carbide keras. Kegunaannya untuk bahan amunisi dan persenjataan.

b. Alumunium (Al)

Sifat-sifat Alumunium adalah penghantar arus listrik tinggi. Jenis logam ringan (BD 2,7)
dengan titik lebur 600°C, mudah dikerjakan/ dituang, penghantar panas, tahan karat dan non
magnetis. Kegunaan Alumunium adalah untuk bahan bangunan, alat-alat rumah tangga, mesin
penggerak, mesin tenaga / penghasil kalor yang besar untuk pemanas, kabel dan pipa serta
pembuatan mesin motor dan kapal terbang.

Alumunium terdapat dua macam yaitu: alumunium tuangan mempunyai kekuatan tarik
sebesar 10kg/ mm2 dan regangannya 18 -25 % dan alumunium tempa mempunyai kekuatan
tarik sebesar 18-28kg/mm2 dan regangannya 3-5%.

c. Magnesium (Mg)
Magnesium ialah logam yang berwarna putih perak dan sangat mengkilap dengan titik cair
651ºC yang dapat digunakan sebagai bahan paduan ringan, sifat dan karakteristiknya sama

dengan Aluminium. Oxid film yang melapisi permukaan Magnesium hanya cukup
melindunginya dari pengaruh udara kering, sedangkan udara lembab dengan Magnesium
memiliki kekuatan tarik hingga 110 N/mm2 dan dapat ditingkatkan melalui proses
pembentukan hingga 200 N/mm2. Sifat-sifatnya adalah BD rendah 1,7, lunak dan titik cair
rendah 800°C serta tahan korosi. Kegunaannya adalah untuk bangunan dan kapal udara serta
foto grafi dan sebagai unsure paduan non fero.

d. Kobalt (Co)
Cobalt (Co) ialah logam yang berwarna putih silver ini memilki titik cair 1490ºC dan

bersifat magnetic tinggi. Cobalt diperoleh bersama unsur Nickel serta element-element mineral
tertentu dan dipisahkan selama proses pemurnian pada unsur Nickel.

Sifat-sifatnya adalah bila dipadu dengan baja maka akan menjadi keras, tahan panas
dan tahan aus. Kegunaannya kobalt bila dipadu dengan baja banyak dipergunakan untuk
konstruksi tahan tahan pesawat terbang dan konstruksi tahan panas.

e. Timah Putih, Tin, Stannum (Sn)
Timah putih (Sn) ialah logam yang berwarna putih mengkilap, sangat lembek dengan titik
cair yang rendah yakni 232ºC. Sifat-sifatnya yaitu titik cair rendah 232°C, BD rendah 7,3, tahan
terhadap udara lembab, kekerasan dan kekuatan sangat rendah dan tergolong logam lunak serta
daya tahan korosi cukup tinggi. Kekuatan timah putih untuk pembungkus pipa-pipa/tabung
yang dapat dilipat, tabung-tabung pasta gigi dan plat-plat lembaran yang dapat dibuat kaleng
makanan.

f. Timah Hitam, Lead, Timbal, Plumbum (Pb)

Timah Hitam memiliki berat jenis (ρ) yang sangat tinggi yaitu =11,3 kg/dm³ dengan titik
cair 327ºC, digunakan sebagai isolator anti radiasi Nuclear. Timah hitam diperoleh dari
senyawa Plumbum-Sulphur (PbS) yang disebut “Gelena” dengan kadar yang sangat kecil.

Sifat-sifat timah hitam adalah berwarna kebiru-biruan, agak lunak, mudah dituang,
disolder, dan dilas (dengan api zat asam) sanagt mudah diberi bentuk dalam keadaan dingin
dan panas, kekuatan tariknya sangat rendah BD 11,4 dengan titik cair 274°C sangat tahan reaksi
kimia dan tahan korosi. Kegunaanya adalah sebagai penutup atap , pipa saluran, pembungkus
barang kesenian dari gelas, pembuatan penyehat, alat-alat dan saluran dalam industri kimia.

g. Wolfrom, Tungsten (W)

Tungten, Wolfram (W) memiliki titik cair 3410ºC berwarna kelabu, sangat keras dan rapuh
pada temperature ruangan, tetapi ulet dan liat pada Temperatur tinggi. Sifat-sifat wolfrom
adalah keras BD 20 titk cair tinggi 3400°C dan titk didih 5900°C, dapat digilas menjadi
lembaran dan bila dipadu dalam baja perkakas, akan memperbaiki ketahanan ausnya dan sifat
tahan hangatnya. Kegunaannya dalam bidang elektronika seperti katoda tabung electron dan
bidang kelistrikan, seperti kawat pijar dalam lampu, elektroda, pegas, unsure pemanas dan
tabung sinar X.

h. Seng, Zincum (Zn)
Seng (Zn) ialah logam yang berwarna putih kebiruan memiliki titik cair 419ºC, sangat lunak
dan lembek tetapi akan menjadi rapuh ketika dilakukan pembentukan dengan temperature
pengerjaan antara 100ºC sampai 150ºC tetapi sampai temperature ini masih baik dan mudah
untuk dikerjakan.Seng terdapat dialam terikat secara kimia secara di dalam bijih (asam
belerang atau asam arang). Bijih seng yang terpenting adalah seng belerang dan seng karbonat
(Galmei).

Sifat-sifat seng mempunyai warna kelabu muda BD 7,1 dengan titk cair 149°C. dan pada
suhu 130°C-150°C seng dapat dipecah-pecah dan kenyal hingga dapat digiling serta tahan
korosi. Kegunaan seng adalah untuk melindungi besi/ baja dengan jalan mencelupkan kedalam
cairan yang disebut sepuh seng. Untuk melapisi besi/baja secara galvanis, melindungi
permukaan benda dengan jalan disemprotkan membuat elemen-elemen listrik dan bahan baku
pembuat cat. Bila dipadu dengan alumunium, magnesium dan tembaga yang disebut dengan
samak, dipergunakan untuk membuat alat-alat bagian mobil seperti pintu dan karburator.

i. Khrom, Chromium (Cr)

Khrom terdapat di alam dalam bentuk bijih khrom yang disebut khromit (FeO.Cr2O3). Bijih
khromit berwarna hitam mengandung33%-35% Cr2O3. Khrom adalah logam yang berwarna
putih kebiruan lebih keras daripada kaca tapi rapuh. Sifat-sifat fisika dari khrom adalah titik
lebur 1550°C dengan titik didih 2477°C dan kerapatan 7,138 gr/cm3, mudah larut dalam asam-
asam seperti asam klorida, asam sulfat dan asam nitrat, untuk unsure paduan dalam baja
konstruksi dan baja mesin, memperbaiki kekuatan tarik dan ketahanan korosi dan unsure
paduan dalam baja perkakas, memperbaiki ketahanan ukuran.

Kegunaan khrom sebagai unsure pemadu untuk bahan penghantar panas, bahan
tahanan. Untuk paduan dengan besi (ferro-khrom), untuk logam paduan nikhrom yang disebut
khromel yang mempunyai tahanan listrik yang sangat tinggi, unsure paduan baja konstruksi
dan baja mesin, untuk baja perkakas.

k. Boron (B)
Boron (B) memiliki titik cair 2300ºC dan Boron-Carbide sangat keras dan tahan terhadap
pengaruh kimia. Proses pemurnian Boron termasuk sangat sulit akan tetapi kerap kali Boron
ditemukan dalam keadaan murni sehingga disebut sebagai logam Murni atau logam langka
(rare-metal). Boron tidak digunakan sebagai element akan tetapi Boron digunakan sebagai
bahan pembuatan Dies, Nozle untuk Injection moulding, pivot serta permukaan bearing. Boron
dibuat dalam bentuk bubukan sehingga pembentukannya dilakukan dengan proses Sintering.

l. Cadmium (Cd)
Cadmium (Cd) ialah logam yang berwarna putih kebiruan sifatnya sangat lunak dan lembek
dengan titik cair hanya 321ºC. Sebagai bahan dasar dari Cadmium ini ialah endapan Seng.
Endapan pekat dari Cadmium terdapat dibagian tertentu dari instalasi pengolahan Seng (Zn),
Cadmium digunakan dalam paduan yang memiliki titik cair rendah serta bahan tambah pada
Tembaga. Yang penting dalam pemakaian Cadmium ini ialah sebagai lapisan pelindung pada
Baja atau Kuningan (Brasses).

m. Iridium (Ir)
Iridium (Ir) ini disebut sebagai baja putih ini adalah logam dari kelompok Platinum yang
memiliki titik cair 2454ºC.Penggunaannya sebagai bahan paduan dengan unsur Platinum-Alloy
yang kuat dan keras serta meningkatkan titik cairnya.

n. Platinum (Pt)
Platinum (Pt) adalah salah satu jenis logam berat yang berwarna putih kelabu dan sangat
mengkilap dengan titik cair 1773ºC dan memiliki sifat yang mudah dibentuk, ulet dan tidak
mengandung Oxide atau tar dalam udara bebas. Platinum sangat cocok digunakan dalam
paduan dengan Iridium yang dapat meningkatkan kekerasannya.
Platinum terdapat dalam paduan logam mulia serta endapan Tembaga-Nickel. Platinum dapat
pula diperoleh melalui proses extraksi pada mas (gold) dan Nickel. Platinum (Pt) digunakan

sebagai bahan pembuatan Contact point pada system kelistrikan motor bakar, kabel tahanan
polymeter serta kawat Thermocouple.

4.3 PENGELOLAHAN BAHAN NON LOGAM

Logam non ferro atau logam bukan besi adalah logam yang tidak mengandung
unsure besi (Fe). Logam non ferro murni kebanyakan tidak digunakan begitu saja tanpa
dipadukan dengan logam lain, karena biasanya sifat-sifatnya belum memenuhi syarat
yang diinginkan. Kecuali logam non ferro murni, platina, emas dan perak tidak dipadukan
karena sudah sifat yang baik, misalnya ketahanan kimia dan daya hantar listrik yang baik
serta hantar listrik yang baik serta cukup kuat, sehingga dapat digunakan dalam keadaan
murni. Tetapi karena harganya mahal, ketiga jenis logam ini hanya digunakan untuk
keperluan khusus. misalnya dalam teknik proses dan laboratorium di samping keperluan
tertentu seperti perhiasan dan sejenisnya. Logam non ferro juga digunakan untuk campuran
besi atau baja dengan tujuan memperbaiki sifat-sifat bajja. Dari jenis logam non ferro
berat yang sering digunakan untuk paduan baja antara lain, nekel, kromium,
molebdenum, wlfram dan sebagainya. Contoh non logam meliputi :

a. Asbes ditemukan di alam berbentuk serabut atau serat halus sebagai pembuluh diantara
karang-karang, yang terdiri atas asam kersik dan silikat magnesium. Cara memperoleh asbes
adalah dengan menghancurkan batu-batu karang hingga memperoleh serat-serat untuk dibuat
asbes dan dipintal menjadi benang. Agar mudah dalam pemintalan maka serat-serat asbes
dicampur dengan kapas. Setelah menjadi benang maka kapasnya dihilangkan dengan jalan
dipanggang atau dibakar hingga tertinggal benang asbes saja. Pada umumnya asbes
mempunyai sifat tahan api dan tidak dapat terbakar, berwarna abu-abu perak, massa jenis 2,9-
3 dan titik cairnya 1500°C. asbes berkualitas tinggi banyak digunakan pada alat pemadam
kebakaran, sarung tangan, sepatu asbes, baju tahan api, kampas rem, paking knalpot, isolasi
panas pada peralatan listrik.

b. Plastik Bahan dasar plastik adalah arang, minyak bumi, gas bumi, garam dan air. Plastik
dibuat secara sintetis, bersifat plastis dan mudah dibentuk. Macam-macam material plastic
antara lain Poly Etylene (PE), Poly Propelene (PP), Poly Vinil Clorida (PVC), Poly Steerine
(PS), Poly Carbonat (PC), Poly Amid (PA), dan Akrilitiel Butadin Steerine (ABS). Plastik
mempunyai sifat mudah terbakar, ringan, kuat, tahan xat kimia, tahan air, tahan korosi, dapat
dicetak dengan baik pada suhu rendah. Sifat fisik plastik : massa jenis 1,0-1,7 dan titik lumer
sekitar 400°C. Sifat mekanik plastik mempunyai kekuatan tarik 2,1-8,4 kg/mm² dan regangan
15-700%. Plastic banyak digunakan untuk kemasan, peralatan rumah tangga , peralatan teknik,

peralatan elektronik, dan komponen-komponen kendaraan.
Kaca dibuat dengan cara mengolah bahan dasar seperti pasir kuarsa dan bahan tambah lainnya (soda,
potas, kapur, dan timbel) pada dapur cawan tahan api yang dipanaskan dengan gas sampai suhu
2.000°C. pada umumnya kaca tidak mempunyai titik cair tertentu, bersifat halus/licin, tidak tahan
benturan, tidak larut dalam air, tembus cahaya, dapat memantulkan cahaya, tahan pengaruh gas, uap,
dan asam. Macam-macam kaca antara lain kaca bening (kaca natron), kaca kristal, kaca baur, kaca flint,
kaca kroon, kaca pyrex, kaca yena, kaca panser (tahan peluru). Kaca bening banyak digunakan untuk
jendela,. Kaca pyrex dan kaca yena tahan perubahan suhu , digunakan unt7uk alat-alat ukur
laboratorium. Kaca krona digunakan untuk alat-alat optic. Kaca flint digunakan untuk membuat lensa,
prisma, dan antara Keramik dibuat dari bahan kaolin (tanah liat pilihan), dibentuk dengan
cetakan dan dibakar dengan suhu 900-1200°C.Keramik mempunyai sifat tahan perubahan
suhu , keras, getas, dapat pecah, daya sekat tinggi tidak dapat diubah bentuk, tahan perubahan
kimia, dan tidak menghisap air. Karena sifatnya itu, keramik digunakan untuk lantai, bahan
isolasilistrik, sekring, dan batu tahan api.

1. Stetit Stetit adalah semacam keramik yang dibuat dari serbuk batu lemak yang dipres dengan
tekanan tertentu dan dibakar sampai suhu dan waktu tertentu sesuai kebutuhan. Stetit
mempunyai sifat lebih baik dari keramik, yaitu tahan perubahan suhu dan getaran mekanis.
Stetit digunakan untuk alat-alat pemanas, setrika, solder, saklar, isolasi jaringan listrik, dan
isolator busi motor.

Berikut akan dijelaskan pengolahan bahan nonlogam berupa plastic (polimer). Pengolahan
bahan non logam terbagi dalam beberapa tahap. Tahap pertama adalah prapembentukan.
Sebelum dimasukan kedalam mesin cetak, bahan yang sudah tercampur dicetak lebih dahulu
sebagai bentuk awal. Ada dua macam pembentukan yaitu untuk bahan termoplastik dan
termosetting. Perbedaan kedua macam prapembentukan sebagai berikut :

1. Injection molding Biji polimer (pellet) yang dilelehkan oleh screw gear ke dalam tabung
yang berpemanas. Lalu dengan gaya tarik bumi, pellet diinjeksikan ke dalam cetakan . akibat
pemanasan pada suhu 120-260°C, pellet berada dititik plastis. Kemudian pellet diinjeksikan ke
dalam cetakan tertutup bertekanan besar yaitu 200 MPa. Produk kemudian mengeras dengan
bantuan pendinginan air. Penekan lalu ditarik dan produk dikeluarkan dari dalam cetakan.

2. Ekstusi Biji polimer (pellet) yang telah dilelehkan dimasukan ke dalam ruang pemanas
melalui screw gear, hingga berubah menjadi kental. Lalu ditekan melalui cetakan (die)
sehingga keluar berupa lembaran. Lembaran yang dihasilkan lalu didinginkan dengan udara,
air, atau permukaan yang dingin. Produk berupa lembaran akhirnya mengeras selama berada
diatas ban dan berjalan (conveyor).

3. Thermoforming Prosesnya berupa menekan lembaran polimer yang telah dipanaskan ke
dalam suatu cetakan.

4. Blow molding Biji polimer (pellet) yang dilelehkan oleh screw gear di dalam tabung yang
dilengkapi dengan pemanas, kemudian diekstrusi membentuk pipa (parison) kemudian ditiup
ke dalam cetakan.

RANGKUMAN
Unsur logam yang paling penting dan paling banyak digunakan dalam industry adalah besi.
Logam non ferro adalah suatu bahan yang tidak mengandung besi, yang dapat digolongkan
menjadi :
- logam berat : nikel, seng, tembaga, timah putih dan timah hitam
- logam mulia/murni : emas, perak, platina
- logam ringan : alumunium, barium, kalsium
- logam refraktori/tahan api : Molibdenum , titanium, wolfram, zirkonium
- logam radio aktif : radium dan uranium.
Berikut akan dijelaskan pengolahan bahan nonlogam berupa plastic (polimer). Pengolahan
bahan non logam terbagi dalam beberapa tahap. Tahap pertama adalah prapembentukan.
Sebelum dimasukan kedalam mesin cetak, bahan yang sudah tercampur dicetak lebih dahulu
sebagai bentuk awal.
Ada dua macam pembentukan yaitu untuk bahan termoplastik dan termosetting. Perbedaan
kedua macam prapembentukan sebagai berikut :

1. Injection molding Biji polimer (pellet) yang dilelehkan oleh
screw gear ke dalam tabung yang berpemanas.

2. Ekstusi Biji polimer (pellet) yang telah dilelehkan dimasukan ke
dalam ruang pemanas melalui screw gear, hingga berubah
menjadi kental

3. Thermoforming Prosesnya berupa menekan lembaran
polimer yang telah dipanaskan ke dalam suatu cetakan.

4. Blow molding Biji polimer (pellet) yang dilelehkan oleh screw
gear di dalam tabung yang dilengkapi dengan pemanas,
kemudian diekstrusi membentuk pipa (parison) kemudian ditiup
ke dalam cetakan.

Uji Kompetensi

A. Pilihlah jawaban yang paling benar!
1. Berikut yang bukan termasuk logam non-ferro adalah…

a. Aluminium d. Magnesium

b. Seng e. Besi tuang

c. Timah putih

2. Pengolahan tembaga dengan cara melarutkan biji tembaga kemudian diekstrak, dinamakan
proses… (STEM)

a. Proses kering d. Proses elektrolisa

b. Proses basah e. Proses peleburan

c. Proses elektrolisis
3. Berikut ini macan-macam logam, kecuali…

a. Logam refraktori d. Logam mulia

b. Logam berat e. Metaloid

c. Logam ringan
4. Bahan solder terbuat dari timah putih, timah putih termasuk jenis… (HOTS)

a. Logam berat

b. Logam mulia

c. Logam ringan

d. Logam radioaktif

e. Logam ferro
5. Hiasan pagar besi ada yang terbuat dari besi tuang, sifat besi tungan adalah…

a. Rapuh dan dapat ditempa

b. Mudah dikerjakan dengan mesin

c. Rapuh dan dapat dituang

d. Tidak dapat ditungan

e. Liat
6. Logam yang tidak mengandung unsur besi dinamakan…

a. Logam ferro d. Logam ringan

b. Logam non-ferro e. Logam berat

c. Metalloid
7. Kemampuan bahan untuk kembali ke bentuk semula setelah menerima beban dinamakan…

a. Kekuatan d. Plastisitas

b. Kekerasan e. Kelelahan

c. Elastisitas
8. Logam non-ferro yang digunakan untuk bahan pakan las tungsten adalah…

a. Aluminium

b. Seng

c. Timah putih

d. Tmah hitam

e. Wolfram
9. Wujud asal benda kerja disebut…

a. Logam d. Logam non-ferro

b. Logam ferro e. Material

c. Metaloid
10. Uranium dapat dipakai sebagai bahan peledak, uranium termasuk jenis…

a. Logam berat d. Logam radioaktif

b. Logam ringan e. Logam non-ferro

c. Logam mulia