10CrMo910 vs 12Cr1MoV – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi

Pendahuluan

10CrMo910 dan 12Cr1MoV adalah dua baja paduan kromium-molibdenum yang sering dipertimbangkan untuk bagian tekanan suhu tinggi seperti pipa boiler, perpipaan, dan komponen turbin. Insinyur dan profesional pengadaan biasanya mempertimbangkan trade-off antara kekuatan suhu tinggi dan ketahanan creep jangka panjang dibandingkan dengan ketahanan oksidasi, kemampuan las, dan biaya. Konteks keputusan yang umum termasuk memilih material untuk layanan uap pada berbagai rentang suhu/tekanan, memilih pipa untuk pembangkit listrik, atau menentukan forging dan pipa di mana kemudahan fabrikasi dan kinerja pasca-las menjadi penting.

Perbedaan praktis utama antara kelas ini adalah strategi paduan mereka: satu menekankan keseimbangan kromium dengan elemen mikro paduan untuk memaksimalkan kekuatan suhu tinggi dan ketahanan creep, sementara yang lainnya mengandung proporsi kromium yang lebih tinggi yang ditargetkan untuk meningkatkan ketahanan oksidasi dan pembentukan kerak dengan envelope tempering dan layanan yang berbeda. Karena mereka menempati jendela layanan yang tumpang tindih tetapi tidak identik, mereka sering dibandingkan saat mengoptimalkan kemampuan suhu, kemampuan las, dan biaya siklus hidup.

1. Standar dan Penunjukan

• 10CrMo910
• Umumnya terkait dengan baja martensitik/ferritik kromium tinggi yang digunakan untuk perpipaan dan pipa pembangkit listrik. Ini ditawarkan di bawah standar nasional di Eropa dan China dan sering digunakan sebagai penunjukan alternatif untuk baja dalam keluarga P9x (konsultasikan standar nasional tertentu untuk kesetaraan yang tepat).
• Jenis standar tipikal: varian EN dan GB; konsultasikan standar yang berlaku (misalnya, EN atau GB/China) dan data produsen untuk penunjukan dan batasan yang tepat.

• Klasifikasi: Baja paduan (baja tahan panas / diperkuat creep).

• 12Cr1MoV

• Baja paduan yang mengandung kromium lebih tinggi, vanadium, dan molibdenum yang secara historis digunakan dalam peralatan pembangkit listrik fosil dan petrokimia.
• Muncul dalam standar Eropa Timur dan Rusia (GOST) dan beberapa katalog nasional; juga dirujuk dalam literatur internasional untuk aplikasi uap.
• Klasifikasi: Baja paduan (baja tahan panas kromium tinggi).

Catatan: Tidak ada kelas yang merupakan baja tahan karat menurut definisi modern (yaitu, >11–12% Cr dan metalurgi tahan korosi tertentu), meskipun 12Cr1MoV dapat mendekati tingkat kromium di mana ketahanan oksidasi meningkat. Selalu periksa penunjukan standar yang tepat dan batasan kimia yang disertifikasi untuk pengadaan.

2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan

Rentang komposisi nominal tipikal (wt%) yang umum dilaporkan untuk keluarga ini ditunjukkan di bawah ini. Ini adalah rentang representatif—selalu konfirmasi dengan sertifikat pemasok atau standar tertentu.

Elemen	10CrMo910 (rentang nominal tipikal, wt%)	12Cr1MoV (rentang nominal tipikal, wt%)
C	0.05 – 0.12	0.08 – 0.18
Mn	0.20 – 0.60	0.30 – 0.70
Si	0.10 – 0.60	0.10 – 0.50
P (maks)	≤ 0.025	≤ 0.030
S (maks)	≤ 0.010	≤ 0.020
Cr	8.5 – 10.5	11.0 – 13.0
Ni	≤ 0.40	≤ 0.40
Mo	0.80 – 1.05	0.30 – 0.70
V	0.05 – 0.30	0.08 – 0.30
Nb (atau Ta)	0.03 – 0.12 (jika ditentukan)	–
Ti	≤ 0.02 (jika ditentukan)	–
B	≤ 0.003 (tambahan kecil yang mungkin)	–
N	≤ 0.03	≤ 0.03

Interpretasi efek paduan - Kromium (Cr): meningkatkan ketahanan oksidasi dan pembentukan kerak pada suhu tinggi, meningkatkan kemampuan pengerasan dan ketahanan tempering. Kromium yang lebih tinggi pada 12Cr1MoV memberikan ketahanan oksidasi permukaan yang lebih baik dan adhesi kerak pada beberapa suhu. - Molibdenum (Mo): memperkuat matriks pada suhu tinggi dan meningkatkan ketahanan creep. 10CrMo910 umumnya memiliki Mo yang lebih tinggi untuk meningkatkan kekuatan suhu tinggi. - Vanadium (V): membentuk karbida/nitrida halus yang mengikat dislokasi dan batas butir, meningkatkan kekuatan creep dan pelunakan temper setelah paparan jangka panjang. - Niobium (Nb), titanium (Ti), boron (B): tambahan mikro paduan memperhalus ukuran butir, menstabilkan karbida/nitrida, dan dapat meningkatkan creep dan ketangguhan. - Karbon (C): berkontribusi pada kekuatan dan kemampuan pengerasan; C yang lebih tinggi meningkatkan kekuatan tetapi mengurangi kemampuan las dan ketangguhan jika tidak dikendalikan.

3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas

Mikrostruktur tipikal: - 10CrMo910: Dirancang untuk mengembangkan mikrostruktur martensitik yang ditempa setelah normalisasi dan tempering. Mikrostruktur terdiri dari martensit lath yang ditempa dengan karbida dan karbonitrida yang terdispersi (presipitat yang mengandung V, Nb, Mo) yang memberikan kekuatan creep tinggi. - 12Cr1MoV: Juga biasanya dinormalisasi dan ditempa untuk menghasilkan martensit yang ditempa, tetapi Cr yang lebih tinggi dapat mendorong pembentukan karbida tipe M23C6 yang berbeda dan oksida pembentuk kerak yang lebih stabil. Paduan mikro memberikan penguatan presipitasi yang mirip dengan 10CrMo910 tetapi kimia karbida bergeser.

Respons perlakuan panas: - Normalisasi: Kedua kelas mendapatkan manfaat dari normalisasi yang terkontrol untuk melarutkan karbida kasar dan menghasilkan butir austenitik yang seragam yang berubah menjadi martensit saat pendinginan. - Pendinginan & tempering: Rute tipikal adalah normalisasi diikuti oleh tempering pada suhu yang disesuaikan untuk mencapai keseimbangan kekuatan–ketangguhan yang diinginkan. Tempering mengurangi kekerasan, menstabilkan karbida, dan mengembalikan duktilitas. - Pemrosesan termo-mekanis: Pemrosesan yang terkontrol secara termo-mekanis (TMCP) dapat memperhalus butir dan mempresipitasi dispersoid halus—sangat berharga untuk pipa dan pelat untuk meningkatkan ketangguhan dan kinerja creep. - Penuaan dan paparan jangka panjang: Kedua baja menunjukkan pelunakan martensitik yang ditempa dan pembesaran presipitat seiring waktu pada suhu. Mo yang lebih tinggi dan paduan mikro yang terkontrol memperlambat degradasi pada baja seperti 10CrMo910.

4. Sifat Mekanik

Tabel di bawah ini memberikan snapshot komparatif kualitatif daripada nilai absolut (karena tingkat sifat tergantung pada perlakuan panas dan sub-kelas yang tepat). Konsultasikan sertifikat pabrik dan kode desain yang relevan untuk nilai desain numerik.

Sifat	10CrMo910	12Cr1MoV	Komentar
Kekuatan tarik	Lebih tinggi (biasanya)	Sedang	Aluminium gaya 10CrMo910 dioptimalkan untuk kekuatan tarik yang lebih tinggi pada suhu tinggi karena Mo dan paduan mikro.
Kekuatan luluh	Lebih tinggi (biasanya)	Sedang	Paduan mikro dan kimia Cr–Mo meningkatkan kekuatan luluh dan kekuatan creep suhu tinggi pada 10CrMo910.
Peregangan (duktilitas)	Baik (tergantung pada temper)	Baik	Keduanya dapat mencapai duktilitas yang dapat diterima setelah tempering yang tepat; C yang lebih tinggi mengurangi duktilitas.
Ketangguhan impak (suhu ruang)	Baik hingga sangat baik dengan perlakuan panas yang tepat	Baik	Ketangguhan tergantung pada kebersihan dan perlakuan panas; keduanya dapat tangguh jika dikendalikan.
Kekerasan (sebagai-tempered)	Lebih tinggi (untuk target kekuatan)	Sedang	10CrMo910 cenderung ditempa ke tingkat kekerasan yang mendukung tegangan desain yang lebih tinggi.

Mana yang lebih kuat, lebih tangguh, atau lebih duktil dan mengapa - Kekuatan: Baja tipe 10CrMo910 biasanya ditentukan untuk tegangan desain yang lebih tinggi dan ketahanan creep karena Mo yang lebih tinggi ditambah paduan mikro (V, Nb) yang membantu penguatan presipitasi. - Ketangguhan: Dengan normalisasi dan tempering yang tepat, kedua kelas dapat memberikan ketangguhan yang memuaskan. Pembuatan baja yang lebih bersih dan kontrol ketat C dan N membantu mempertahankan sifat impak. - Duktilitas: Keduanya mencapai duktilitas yang dapat diterima, tetapi karbon yang lebih tinggi dan presipitasi berat dapat mengurangi peregangan jika tidak diproses dengan hati-hati.

5. Kemampuan Las

Kemampuan las dipengaruhi oleh ekuivalen karbon, elemen paduan, dan keberadaan elemen mikro paduan yang meningkatkan kemampuan pengerasan.

Rumus prediktif yang berguna: - Ekuivalen karbon IIW: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Pcm (WRC) untuk prediksi retak dingin yang diinduksi hidrogen: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretasi kualitatif: - 10CrMo910: Mo yang lebih tinggi dan paduan mikro meningkatkan kemampuan pengerasan dan CE/Pcm, meningkatkan risiko HAZ martensitik keras, retak dingin, dan kebutuhan untuk preheat dan perlakuan panas pasca-las (PWHT). PWHT adalah wajib untuk aplikasi tekanan untuk menempakan HAZ dan meredakan stres residual. - 12Cr1MoV: Kandungan Cr yang lebih tinggi juga meningkatkan kemampuan pengerasan, tetapi Mo yang lebih rendah dapat mengurangi beberapa kemampuan pengerasan dibandingkan dengan 10CrMo910; meskipun demikian, preheat dan PWHT sering diperlukan. Kedua kelas memerlukan prosedur pengelasan yang berkualitas, kontrol suhu antar-lapis yang terkontrol, dan kadang-kadang logam pengisi yang cocok untuk menghindari zona lunak atau fase rapuh. - Panduan praktis: Gunakan bahan pengelasan rendah hidrogen, preheat yang memadai, input panas yang terkontrol, dan PWHT pada suhu yang ditentukan. Selalu ikuti kode (ASME, EN, atau nasional) untuk persyaratan PWHT dan pengujian pasca-las.

6. Korosi dan Perlindungan Permukaan

• Tidak ada kelas yang merupakan baja tahan karat dalam arti tahan korosi di lingkungan basah. Strategi perlindungan diperlukan untuk lingkungan atmosfer, akuatik, atau korosif.
• Perlindungan permukaan: galvanisasi umumnya tidak digunakan untuk layanan uap suhu tinggi; sebaliknya, pelapis pelindung (cat suhu tinggi), pelapisan paduan, atau lining internal digunakan sesuai kebutuhan. Perlindungan katodik dan allowance korosi adalah tipikal dalam desain.
• Oksidasi dan pembentukan kerak: Cr yang lebih tinggi pada 12Cr1MoV meningkatkan pembentukan kerak oksida kaya kromium yang melekat dan dapat mengurangi kehilangan massa oksidatif pada suhu uap yang lebih tinggi dibandingkan dengan baja Cr yang lebih rendah. Namun, kinerja oksidasi yang sebenarnya tergantung pada suhu, kimia uap, dan waktu paparan layanan.
• PREN (tidak umum berlaku): Untuk paduan tahan karat, indeks PREN digunakan: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ Indeks ini tidak berlaku untuk baja paduan yang tidak distabilkan untuk pemilihan korosi umum—gunakan hanya untuk paduan tahan karat.

7. Fabrikasi, Kemampuan Mesin, dan Formabilitas

• Kemampuan mesin: Kekuatan yang lebih tinggi dan kondisi yang lebih keras setelah diproses mengurangi kemampuan mesin. 12Cr1MoV dengan Cr yang lebih tinggi mungkin sedikit lebih abrasif; 10CrMo910 dengan presipitat paduan mikro mungkin mengurangi umur alat. Pemesinan harus dilakukan dalam kondisi dinormalisasi atau dikeraskan jika memungkinkan.
• Formabilitas dan pembengkokan: Keduanya terbatas dalam pembentukan dingin ketika dalam kondisi dinormalisasi dan ditempa; pembentukan lebih mudah ketika disuplai dalam kondisi dinormalisasi (atau dalam kondisi lebih lunak yang telah diperlakukan jika tersedia). Perlakuan panas setelah pembentukan sering diperlukan.
• Penyelesaian: Penggilingan dan penyelesaian permukaan mirip dengan baja paduan lainnya; gunakan pendingin dan alat yang sesuai untuk mengelola kekerasan dan abrasivitas.

8. Aplikasi Tipikal

10CrMo910	12Cr1MoV
Pipa uap suhu tinggi, pipa pemanas ulang/pemanas super, komponen yang memerlukan kekuatan creep tinggi hingga suhu uap menengah-tinggi	Header uap, perpipaan suhu tinggi di mana ketahanan oksidasi yang ditingkatkan dan kontrol kerak penting
Komponen pembangkit listrik di mana desain mencari tegangan yang diizinkan lebih tinggi atau umur creep yang lebih lama	Komponen di mana ketahanan oksidasi permukaan diprioritaskan bersamaan dengan ketahanan creep yang sedang
Bagian tekanan yang memerlukan rutinitas PWHT yang ketat dan solusi las yang kuat	Komponen tekanan di pembangkit listrik termal dan pabrik petrokimia dengan layanan di atmosfer pengoksidasi

Rasional pemilihan: - Pilih paduan seperti 10CrMo910 di mana kekuatan suhu tinggi, ketahanan creep, dan stabilitas mekanik jangka panjang di bawah stres adalah pendorong desain utama. - Pilih 12Cr1MoV di mana ketahanan oksidasi/kerak dan stabilitas permukaan pada suhu tinggi relatif lebih penting dan di mana trade-off fabrikasi yang sedikit berbeda dapat diterima.

9. Biaya dan Ketersediaan

• Biaya: Biaya material tergantung pada kandungan paduan dan jalur produksi. Paduan dengan Mo yang lebih tinggi dan tambahan paduan mikro (keluarga 10CrMo910) biasanya lebih mahal per kilogram dibandingkan dengan baja Cr–Mo yang lebih sederhana karena paduan dan kontrol pemrosesan yang lebih ketat.
• Ketersediaan: Kedua kelas tersedia dalam bentuk pipa, perpipaan, pelat, dan forging dari pabrik khusus. Ketersediaan dapat bervariasi menurut wilayah; baja gaya P91 (keluarga 10CrMo910) tersedia luas di pasar dengan industri pembangkit listrik termal besar, sementara kelas spesifik wilayah seperti 12Cr1MoV mungkin lebih umum di rantai pasokan Eropa Timur dan beberapa Asia.
• Waktu tunggu: Untuk kelas spesifikasi tinggi dan material yang berkualitas, waktu tunggu meningkat—rencanakan pengadaan lebih awal dan minta sertifikat uji pabrik dan catatan perlakuan panas.

10. Ringkasan dan Rekomendasi

Tabel ringkasan (kualitatif)

Atribut	10CrMo910	12Cr1MoV
Kemampuan las	Baik (memerlukan preheat/PWHT; kemampuan pengerasan lebih tinggi)	Baik (memerlukan preheat/PWHT)
Kekuatan–Ketangguhan (T tinggi)	Kekuatan tinggi dan ketahanan creep	Sedang-tinggi, ketangguhan baik
Biaya	Lebih tinggi (karena Mo dan paduan mikro)	Sedang

Rekomendasi penutup - Pilih 10CrMo910 jika: - Desain memerlukan tegangan yang diizinkan lebih tinggi pada suhu tinggi atau ketahanan creep yang superior. - Stabilitas mekanik jangka panjang di bawah suhu tinggi dan stres yang berkelanjutan adalah prioritas. - Anda dapat mengakomodasi kontrol pengelasan yang lebih ketat (preheat, PWHT) dan biaya material yang sedikit lebih tinggi.

• Pilih 12Cr1MoV jika:
• Ketahanan oksidasi/kerak permukaan dan kandungan kromium yang lebih tinggi penting untuk lingkungan operasi Anda.
• Anda mencari keseimbangan kinerja suhu tinggi yang baik dengan biaya moderat dan ketersediaan pasokan di wilayah tertentu.
• Keterbatasan fabrikasi dan pengadaan mendukung kimia paduan Cr–Mo yang lebih sederhana.

Catatan akhir: Kelas-kelas ini didefinisikan oleh standar tertentu yang batasan dan nilai desain mekaniknya bervariasi. Selalu gunakan standar material yang tepat dan sertifikat uji pabrik untuk memverifikasi komposisi kimia, kondisi perlakuan panas, dan sifat mekanik yang disertifikasi sebelum penerimaan desain atau pengadaan.