Baja karbon biasanya sudah cukup memuaskan untuk digunakan bila persyaratan kekuatan, keuletan dan Iain-lain tidak terlalu tinggi, baja karbon juga cukup baik untuk digunakan pada temperatur kamar dan pada kondisi lingkungan yang tidak terlalu korosif. Harganyapun relatif raurah. Tetapi dalam beberapa hal baja karbon tidak memenuhi syarat untuk dipergunakan.
Baja karbon dapat mencapai kekuatan yang tinggi, dengan menaikkan kadar karbonnya, tetapi ini sangat menurunkan keuletan dan ketangguhannya. Kekuatannya akan banyak berkurang bila bekerja pada teraperatur yang agak tinggi. Pada temperatur rendah ketangguhannya menurun cukup drastis. Baja karbon mempunyai hardenability yang umumnya agak rendah, dan setelah pengerasan mudah rnenjadi lunak kembali bila mengalami pemanasan. Hal-hal ini sering merupakan hambatan/kesulitan dalam penggunaan baja karbon.
Dengan menambahkan satu atau beberapa unsur paduan tertentu maka banyak di antara kesulitan teisebut dapatteratasi. Baja dengan tambahan beberapa unsur paduan dinamakan baja paduan.
BACA JUGA: klasifikasi baja karbon berdasarkan kondifikasi
Unsur paduan sengaja ditambahkan ke dalam baja dengan tujuan untuk mencapai salah satu atau beberapa dari tujuan berikut :
- menaikkan hardenability
- memperbaiki kekuatan pada temperatur biasa
- memperbaiki sifat mekanik pada temperatur rendah atau tinggi
- memperbaiki ketangguhan pada tingkat kekuatan atau kekerasaa tertentu
- menaikkan sifat tahan aus
- menaikkan sifat tahan korosi
- menaikkan sifat kemagnitan
Pengaruh unsur paduan terhadap baja banyak dipengaruhi oleh cara penyebarannya di dalam konstituen baja itu. Pada dasarnya semua unsur paduan, sedikit atau banyak, dapat larut di dalam ferrit, dan austenit pada umumnya dapat melarutkan unsur paduan dalam kadar yang lebih banyak tinggi. Sebagian dari unsur-unsur paduan di dalam baja cenderung akan membentuk karbida, ada yang kecenderungannya tinggi ada pula yang rendah, bahkan ada yang tidak pernah dijumpai membentuk karbida. Unsur paduan yang mempunyai kecenderungan kuat untuk larut dalam ferrit biasanya tidak membentuk karbida. Sebaliknya yang mempunyai kecenderungan kuat untuk mernbentuk karbida kelarutannya di dalam ferrit iebih terbatas. Tabel 3.2 memperlihatkan pengelompokan unsur paduan menurut kecenderungannya untuk larut dalam ferrit atau membentuk karbida.
Tabel 3.2 memperlihatkan pengelompokan unsur paduan.
Unsur paduan selain mungkin dapat larut didalam ferrit dan austenit, dan membentuk karbida juga ada yang dapat mernbentuk nitrida. Dan ternyata juga selain dapat membentuk suatu fase, unsur paduan juga dapat menstabilkan suatu fase (walaupun ia sendiri tidak ikut membentuk fase tersebut).Dari sini unsur paduan dapat dikelompokkan menurut fungsinya, membentuk suatu fase atau menstabilkan suatu fase tertentu. Kelompok unsur paduan menurut fungsinya:
- Ferrite stabilixer, yaitu unsur paduan yang membuat ferrit menjadi lebih stabil sampai ke temperatur yang lebih tinggi. Biasanya ferrit akan bertransformasi menjadi austenit pada suatu temperatur tertentu, dengan adanya unsur paduan ferrite stabilzer maka temperatur transformasi ini akan naik, bahkan bila jumlah unsur itu cukup banyak ferrit tetap stabil sampai mulai terjadinya Sebenarnya hampir semua unsur paduan mempunyai sifat ini, kecuali Nickel dan Mangan. Yang terpenting pada kelompok ini adalah Cr, Si, Mo, W dan Al.
BACA JUGA: klasifikasi baja karbon berdasarkan kondifikasi
- Auatenite stabilixer, yaitu unsu paduan yang membuat austenit menjadi lebihstabil pada ternperatur yang lebih rendah. Biasanya austenit akan mulai bertransformasi bila didinginkan sampai ke temperatur tertentu, dengan adanya unsur paduan ini temperatur transformasi ini menjadi lebih rendah, bahkan dapat mencapai temperatur kamar. Unsur yang terpenting pada kelompok ini adalah Ni dan
- Carbide forming elements, yaitu unsur paduan yang di dalarn baja dapat membentuk karbida.Yang terpenting dalam kelompok ini (diunit mulai dari yang mempunyai affiniti terhadap karbon rendah) yaitu Cr, W, Mo, V, Ti, Nb, Ta dan Zr. Bila di dalam baja terdapat lebi dari satu unsur pembentuk karbida belum tentu semuanya akan membentuk karbida, unsur yang mempunyai affiniti lebih rendah mungkin tidak dapat membentuk karbida bila hampir semua karbon sudah terikat oleh unsur dengan afffniti yang lebih tinggi. Karbida yang terbentuk ini dapat berupa karbida sederhana atau karbida kompleks. Adanya karbida akan menaikkan sifat tahan aus, biasanya alloy tool steel meugandung unsur pembentuk karbida dengan kadar yang cukup
- Carbide stabilizer, yaitu unsur paduan yang membuat karbida menjadi lebih stabil, tidak mudah terurai dan larut ke dalam suatu fase. Unsur- unsur dalam kelompok ini (diurut dari yang lemah ke kuat): Co, Ni, W, Mo, Mn, Cr, V, Ti, Nb dan Ta. Di sini tampak bahwa tidak selalu carbide former yangkuat adalah juga carbide stabilizeryang kuat, misalnya Mn, iaadalah carbide former yang sangat lemah tetapi ia dapat berfungsi sebagai carbide stabilizer yang cukup kuat, bahkan lebih kuat dari
- Nitride forming elements, yaitu unsur yang dapat membentuk nitrida. Pada dasarnya semua unsur pembentuk karbida adalah juga pembentuk nitrida (yang dapat membentuk nitrida bila dilakukan nitriding). Gambar diatas memperlihatkan pengaruh unsur paduan terhadap kekerasan sesudah proses nitriding. Tampak bahwa Al dan Ti mempunyai pengaruh paling kuat untuk menaikkan kekerasan setelah
