Berbagai jenis besi dengan grade tertentu diberi nama berdasarkan komposisi kimia dan kekuatannya. Jika diperlukan kekuatan yang lebih tinggi untuk aplikasi yang lebih menuntut, komposisi kimia dan proses pembuatannya dapat disesuaikan untuk menghasilkan material yang jauh lebih kuat, salah satunya menjadi Ductile Iron. Ditemukan pada tahun 1943, ductile iron merupakan bentuk modern dari cast iron.
Ductile iron—yang juga dikenal sebagai besi spheroidal atau nodular—merupakan kelompok besi dengan keunggulannya yaitu kekuatan, fleksibilitas, daya tahan, dan elastisitas yang sangat baik berkat struktur mikronya yang unik. Mari kita jelajahi lebih jauh informasi terkait ductile iron mulai dari komposisi, keunggulan, pengaplikasian, hingga perbandingannya dengan cast iron. Simak informasi selengkapnya di artikel ini.
Komposisi Ductile Iron
Melansir Urick, selain mengandung besi, ductile iron memiliki kandungan karbon sekitar 3,2% hingga 3,6% dan silikon sebanyak 2,2% hingga 2,8%, dengan elemen lain seperti mangan, magnesium, fosfor, sulfur, dan/atau tembaga sebagai pengisi sisanya. Dari elemen-elemen tersebut, magnesium adalah yang paling penting karena berperan sebagai nodulizer.
Nodulizer, seperti magnesium, mempengaruhi kandungan grafit dalam ductile iron untuk membentuk nodul spheroidal, yang membuatnya lebih fleksibel pada tingkat mikroskopis. Sehingga memungkinkan ductile iron lebih tahan terhadap retak pada saat dibengkokkan atau ditarik. Nodularitas yang tinggi tersebut dapat meningkatkan kekuatan dalam menahan deformasi, menahan patahan, dan meningkatkan kelenturan.
Sementara itu, mengutip Reliance Foundry, ductile iron juga bisa dimodifikasi untuk menciptakan grade yang diinginkan dengan cara mengendalikan struktur matriks di sekitar grafit pada saat pengecoran (pencetakan) atau pada saat heat treatment dilakukan, yang nantinya akan menghasilkan perbedaan komposisi kecil yang kemudian membentuk matriks (mikrostruktur) untuk menentukan sifat-sifat besinya. Ductile iron sendiri mirip dengan baja dengan nodul grafit yang tersebar di seluruh matriksnya, dan matriks logam tersebut sangat mempengaruhi sifat-sifatnya. Matriks yang paling umum adalah:
- Ferrite: Duktile, fleksibel, dengan kekuatan rendah namun tahan benturan dan mudah dikerjakan.
- Pearlite: Keras, dengan keuletan sedang, kekuatan tinggi, tahan aus, dan mudah dikerjakan.
- Pearlite/Ferrite: Campuran keduanya, umum ditemukan pada besi ulet komersial.
Keuntungan Menggunakan Material Ductile Iron
Ductile iron memiliki beberapa keunggulan yang membuatnya banyak digunakan di berbagai industri, seperti:
- Nodul grafit mempengaruhi tingkat fleksibilitas, tapi tidak terlalu berpengaruh pada sifat mekanis ductile iron, sehingga kekuatan dan kinerjanya lebih ditentukan oleh komposisi matriksnya.
- Dikenal memiliki rentang kekuatan yang luas, sehingga ductile iron bisa digunakan dalam berbagai aplikasi.
- Ductile iron juga dikenal sangat mudah dicor, dicetak, dan dibentuk, sehingga sering dipilih sebagai pengganti untuk produk yang biasanya terbuat dari baja.
- Sifat ductile iron cenderung mirip atau bahkan lebih baik dari baja, namun dengan kepadatan yang lebih rendah, sehingga jika digunakan bisa lebih menghemat biaya.
- Kuat, tahan lama, mudah diproduksi, dan hemat biaya, sehingga material ini memberikan banyak pilihan bagi para teknisi dan desainer.
Keunggulan ductile iron lainnya yaitu, pipa yang terbuat dari material ini memiliki kemampuan yang lebih baik dalam meredam suara dan getaran karena material ini lebih lentur dan elastis. Menurut Tohoma, struktur mikro pipa ductile iron lebih homogen dan minim kerusakan, yang juga mengurangi resonansi suara dan getaran saat fluida mengalir. Hal tersebut menciptakan lingkungan yang lebih tenang dan mengurangi risiko kerusakan struktural atau kebocoran pada pipa, karena kemampuannya menyerap energi getaran yang lebih baik.
Pengaplikasian Ductile Iron
Ductile iron bisa dengan mudah kita temukan karena digunakan secara efektif dalam berbagai aplikasi industri, mulai dari komponen perpipaan, komponen otomotif, gearbox, penutup pompa, rangka mesin untuk industri tenaga angin, traktor pertanian, dan banyak lainnya.
Perbedaan antara Ductile Iron dan Cast Iron
Jika dilihat dari komposisinya, kedua material ini memiliki perbedaan. Ductile iron mengandung sekitar 3.2–3.6% karbon dan 2.2–2.8% silikon, bersama elemen lain seperti mangan, magnesium, fosfor, sulfur, tembaga, dan lainnya. Magnesium berfungsi sebagai nodulizer untuk membentuk nodul grafit spheroidal, memberikan sifat unggul pada material ini. Sementara itu, cast iron, memiliki kandungan karbon 2.5–4% dan silikon 1–3%, serta elemen tambahan seperti mangan, fosfor, dan sulfur, yang mempengaruhi sifat-sifatnya.
Sementara itu, dari segi keunggulannya, ductile iron memiliki beberapa keunggulan dibandingkan cast iron, seperti kekuatan tarik yang lebih tinggi, ketahanan terhadap retakan, serta fleksibilitas yang lebih baik. Sifat-sifat ini membuat ductile iron lebih cocok untuk aplikasi yang memerlukan daya tahan dan ketahanan terhadap beban berat. Di sisi lain, cast iron terkenal karena biaya produksi yang lebih rendah dan kemudahan dalam pencetakan, tetapi cenderung lebih rapuh dan kurang fleksibel, sehingga rentan terhadap keretakan dan deformasi di bawah tekanan.
Terakhir, pengaplikasian ductile iron lebih banyak digunakan pada aplikasi yang memerlukan kekuatan tinggi dan fleksibilitas. Sementara cast iron lebih banyak digunakan dalam peralatan dapur (seperti panci dan wajan), struktur bangunan, dan peralatan mesin.
Bisa kita simpulkan bahwa ductile iron merupakan material yang sangat unggul dengan kombinasi kekuatan, fleksibilitas, dan daya tahan yang membuatnya ideal untuk berbagai aplikasi industri. Dengan komposisi uniknya, ductile iron dapat memberikan performa yang tidak kalah baik dibandingkan dengan cast iron, terutama dalam hal kekuatan tarik dan ketahanan terhadap retakan.
Mau tahu informasi seputar material-material khusus yang digunakan di industri secara luas? Tunggu ulasan dengan topik menarik lainnya hanya di ACS.
