i

BESI(Makalah Pengetahuan Bahan Teknik)

Oleh :

Abi Wijaya Angga Prahatma 1414071001Azizah Putri Utami 1414071017Eva Eka Purnama 1414071033Fadli Afrizki Surya Aditama 1414071035Galih Eko Purnomo 1414071039Heri Pirnando 1414071043Kholidiyan Nugrahadi 1414071053Sasongko Aji Wibowo 1414071091

Kelompok 1

TEKNIK PERTANIAN

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS LAMPUNG

2015

ii

KATA PENGANTAR

Puji 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 2015

Penyusun

iii

DAFTAR ISI

Kata Pengantar.................................................................................................i

Daftar Isi...........................................................................................................ii

Daftar Gambar.................................................................................................iii

Daftar Tabel......................................................................................................iv

I. Pendahuluan.................................................................................................1

I.1. Latar Belakang.......................................................................................1

I.2. Tujuan.....................................................................................................2

II. Pembaahasan................................................................................................3

2.1 Kandungan Atom atau Unsur dan Ikatannya.........................................3

2.2 Bentuk Struktur Mikro Material ...........................................................4

2.3 Proses Pembuatan Material...................................................................5

2.4 Klasifikasi Besi Material.......................................................................8

2.5 Sifat-Sifat Teknis dari Material.............................................................9

2.6 Contoh Penggunaan atau Aplikasi di Bidang Pertanian........................9

2.7 Standarisasi dan Pengkodean................................................................10

2.8 Bentuk, Ukuran, dam Harga yang Tersedia di Pasar Indonesia...........10

III. Kesimpulan................................................................................................13

Daftar Pustaka ................................................................................................14

iv

DAFTAR GAMBAR

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

A.5 Blast furnace

v

DAFTAR TABEL

Tabel 1 Simbol dan Sifat Atomik

Tabel 2 Typical microstructures of Muko iron ores

1

I. PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

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.(Syukri ,1999 : 623). Besi merupakan 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.

2

I.2 Tujuan

Adapun tujuan dari pembuatan makalah ini adalah sebagai berikut :

1. Mengetahui pengertian mengenai besi

2. Mengetahui unsur penyusun dari besi

3. Mengetahui proses pembuatan besi

4. Mengetahui manfaat dari besi

3

II. PEMBAHASAN

II.1 Kandungan atom atau unsur dan kaitannya

Besi tersusun atas campuran beberapa biji besi . Biji besi terdiri

atas oksigen dan atom besi yang berikatan bersama dalam molekul. 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 akan besi oksida dan beragam dalam hal warna, 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 : BesiSimbol : FeNomor Atom : 26Kelompok : Logam TransisiGolongan : 8bProperti AtomBerat Atom : 55,847Densitas : 7.86 g/cm3Struktur Kristal : Cubic: Body centeredKofigurasi Elektron : 2,8,14,2Elektron Valensi : 2,3,4,6Orbital : [Ar] 3d6 4s2Jari-jari Atom : 1.72 AngstrumJari-jari Ion : .55 (+3) AngstrumVolume Atom : 07.1 cm3/molElektronegativitas : 1,83Energi Ionisasi I : 7.9024 VEnergi Ionisasi II : 16.18 VEnergi Ionisasi III : 30.651 VBilangan Oksidasi : 2,(3)

4

TermodinamikaTitik Didih : 2861°CTitik Lebur : 1535°CKalor Jenis : 0.44 J/gKKalor Uap : 349.60 kJ/molKalor Lebur : 13.80 kJ/molKonduktivitas Panas : 0.802 W/cmKSejarahPenemu : Sudah dikenal sejak zaman mesir kunoTahun : Perkiraan 4300 sebelum masehiSumberDiperoleh dari bijih besi. Logam murni diproduksi dalam ledakan tungku dengan lapisan kapur, coke dan bijih besi dan memaksa gas panas ke bagian bawah.KegunaanDigunakan 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.

II.2 bentuk Struktur Micro Material

TABLE 2: Typical microstructures of Muko iron oresa.

Ore sample Ug 4 (e) Ug 3 (c) Ug 1 (a) Ug 2 (b) Ug 5 (f )

Ug 6 (d)

Total Fe content (mass %) 69.0 68.7 68.4 67.9 67.5

60.6

Microstructure: Type 1

A.1 Zoom 1x Muko Iron Ores

A.2 Zoom 2x Muko Iron Ores

5

A.3 Over view Muko Iron Ores

A.4 Few Many Muko Iron Ores

II.3 Proses Pembuatan Besi

Bahan 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.

6

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

dalam hopper. 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

melalui tuyer sehingga 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 tersebut

memasuki tanur melalui tuyer yang 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

7

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 membentuk sponge iron.*Proses ini diterapkan di

PT Krakatau Steel, CIlegon.* Disini bijih besi / pellet direaksikan

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 %

8

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.

II.4 Klasifikasi Besi

1. 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 CO2

B. Sifat besi tempa lebih lunak dibandingkan besi tuang, tetapi lebih kuat.

C. Karena cukup lunak, maka ditempa menjadi peralatan, seperti golok dan

cangkul.

3. Baja

A. 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 Besi

9

Sifat Fisik Besi

Besi 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 Besi

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.

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

10

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 Besi

Standardisasi adalah proses merumuskan, merevisi, menetapkan, dan

menerapkan standar, dilaksanakan secara tertib dan kerjasama dengan

semua pihak. Standar Nasional Indonesia adalah standar yang

ditetapkan oleh instansi teknis setelah mendapat persetujuan dari

Dewan Standardisasi Nasional, dan berlaku secara nasional di

Indonesia. Struktur penomoran SNI terdiri atas serangkaian kode

dengan arti tertentu yaitu berupa kode SNI, nomor unik, nomor bagian

dan nomor seksi, serta tahun penetapan. Kode SNI menyatakan bahwa

dokumen tersebut adalah Standar Nasional Indonesia. Sedangkan

nomor unik adalah identifikasi dari suatu standar tertentu yang jumlah

digitnya sesuai kebutuhan, minimal 4 digit dan diawali dengan angka

0. Nomor bagian merupakan identifikasi yang menunjukan nomor

urutbagian dari suatu standar yang mempunyai bagian. Nomor seksi

merupakan identifikasi yang menunjukan nomor urut seksi dari suatu

standar bagian tertentu.

Selain standarisasi nasional ada pula standarisasi dari Jepang yang

biasa di singkat dengan JIS ( Japan Industrial Standart ) dan dari

Amerika seperti ASTM ( American Society for Testing Materials ),

AISI (Americal Iron and Steel Institute) dan dari berbagai Negara lain.

2.8 Bentuk, Ukuran dan Harga yang tersedia di Pasar Indonesia

Di bawah ini adalah beberapa contoh bentuk besi :

11

A. Carbon Steel Bars galvanize

• 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, galvanize

B. Carbon Steel Pipes

• Pipa Baja Hitam ( Black Steel Pipes) 

• 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

12

• 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 Rp 10.500/Kg

H-beam 125

Ukuran 125 x 125 x 6.5 x 9 mm

Berat 288  Kg

Harga Rp 10.500/Kg

H-beam 150

Ukuran 150 x 150 x 7 x 10 mm

Berat 380 Kg

Harga Rp 10.800/Kg

13

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.

14

DAFTAR PUSTAKA

Syuaib, Benyamin. 2006. Kuliah Perbengkelan Modul Penuntun. Bogor:

IPB

Henkel,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