1.2311 vs 1.2738 – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Pengenalan
Insinyur, manajer pengadaan, dan perencana manufaktur secara rutin harus memilih antara grade cetakan dan baja alat yang dekat tetapi berbeda. Keputusan sering kali menyeimbangkan kemampuan mesin, kemampuan pemolesan, dan biaya terhadap kemampuan pengerasan, ketahanan aus, dan umur lelah. Konteks tipikal termasuk pemilihan baja untuk cetakan injeksi plastik, cetakan tujuan umum, atau komponen di mana penyelesaian permukaan dan stabilitas dimensi sangat penting.
Dalam praktiknya, 1.2311 dan 1.2738 dibandingkan karena keduanya berfungsi dalam peran cetakan dan alat, namun dirancang untuk prioritas yang berbeda: satu menekankan kemudahan pemesinan dan penyelesaian permukaan untuk cetakan plastik, sementara yang lain menekankan kandungan karbon dan paduan yang lebih tinggi untuk kekerasan, ketahanan aus, dan kemampuan menahan beban yang lebih besar. Memahami filosofi komposisi, respons perlakuan panas, perilaku mekanis, dan implikasi fabrikasi adalah kunci untuk memilih grade yang tepat.
1. Standar dan Penunjukan
- EN/DIN: 1.2311 dan 1.2738 adalah pengidentifikasi numerik DIN/EN Eropa yang umum digunakan dalam pengadaan dan spesifikasi material.
- Standar lain: Ekivalen dalam ASTM/ASME, JIS, atau GB mungkin ada untuk paduan tertentu atau versi kepemilikan; selalu konfirmasi dengan sertifikat pabrik pemasok.
- Klasifikasi:
- 1.2311 — Baja cetakan/alat yang telah dipra-harden (baja alat paduan yang dirancang untuk aplikasi cetakan plastik; tidak tahan karat).
- 1.2738 — Baja alat dengan kandungan karbon dan paduan yang lebih tinggi (digunakan untuk cetakan dan dies di mana kekerasan dan ketahanan aus yang lebih tinggi diperlukan; tidak tahan karat).
- Keduanya bukan grade tahan karat atau HSLA struktural; keduanya termasuk dalam keluarga baja alat/cetakan (baja paduan/alat).
2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan
Tabel berikut menyajikan penekanan komposisi kualitatif daripada rentang numerik yang tepat. Selalu konfirmasi batas numerik dari sertifikat pemasok tertentu atau standar yang berlaku sebelum desain atau pengelasan.
| Elemen | 1.2311 (penekanan tipikal) | 1.2738 (penekanan tipikal) |
|---|---|---|
| C (Karbon) | Rendah–sedang (dapat dibentuk, kemampuan mesin/pemolesan yang lebih baik) | Sedang–lebih tinggi (meningkatkan kekerasan dan ketahanan aus) |
| Mn (Mangan) | Sedang (deoksidasi, kekuatan) | Sedang (peran serupa; dapat membantu kemampuan pengerasan) |
| Si (Silikon) | Rendah–sedang (deoksidasi, kekuatan) | Rendah–sedang |
| P (Fosfor) | Rendah (dijaga rendah untuk ketangguhan) | Rendah |
| S (Belerang) | Rendah (untuk varian pemesinan mungkin sedikit lebih tinggi pada varian pemesinan bebas) | Rendah |
| Cr (Krom) | Sedang (kekerasan, ketahanan temper, ketahanan korosi) | Sedang–lebih tinggi (kemampuan pengerasan dan ketahanan aus yang lebih besar) |
| Ni (Nikel) | Rendah–jejak (kadang-kadang ada untuk meningkatkan ketangguhan) | Rendah–jejak |
| Mo (Molybdenum) | Rendah–sedang (meningkatkan kemampuan pengerasan/kekuatan pada suhu) | Rendah–sedang (digunakan untuk meningkatkan kemampuan pengerasan dan kekuatan) |
| V (Vanadium) | Rendah (pembentuk karbida untuk kontrol butir halus) | Rendah–sedang (membantu ketahanan aus melalui karbida halus) |
| Nb/Ti/B/N | Biasanya jejak atau tidak ada (kontrol butir bukan fitur utama) | Jejak mungkin ada (ketika dirancang untuk ketangguhan/kemampuan pengerasan) |
Bagaimana strategi paduan mempengaruhi perilaku: - Karbon dan krom adalah tuas utama: peningkatan karbon meningkatkan kekerasan dan ketahanan aus yang dapat dicapai; krom meningkatkan kemampuan pengerasan dan ketahanan temper. - Unsur paduan seperti Mo dan V meningkatkan kemampuan pengerasan dan membentuk karbida yang meningkatkan ketahanan aus tetapi mengurangi kemampuan pemolesan. - 1.2311 dirumuskan untuk memberikan keseimbangan yang mendukung pemesinan dan penyelesaian permukaan yang baik; 1.2738 menggeser komposisi menuju karbon yang lebih besar dan pembentuk karbida untuk ketahanan aus dan beban.
3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas
Mikrostruktur dan perilaku perlakuan panas yang tipikal:
1.2311 - Sebagai yang disuplai: sering disuplai dalam kondisi pra-harden dan temper (baja cetakan "pra-harden") dengan matriks martensitik yang telah temper dan relatif sedikit karbida kasar. Ini menghasilkan mikrostruktur halus yang dapat diproses dan dipoles dengan baik. - Respons perlakuan panas: dapat dipra-harden dan temper, tetapi komposisi dan tingkat paduan berarti kemampuan pengerasan sedang; kontrol yang hati-hati terhadap laju austenitisasi dan pendinginan diperlukan untuk menghindari retak pendinginan atau distorsi yang berlebihan. - Normalisasi/pemurnian: siklus normalisasi dan temper mengurangi stres residual dan dapat sedikit memperhalus ukuran butir, tetapi grade ini dioptimalkan untuk pemrosesan pasca-pemesinan yang minimal.
1.2738 - Sebagai yang disuplai: biasanya disuplai dalam kondisi lunak-annealed untuk pemesinan, atau sebagai blank yang telah dikeraskan; mikrostruktur dalam keadaan annealed adalah ferit + pearlit dengan karbida paduan yang terdispersi. - Respons perlakuan panas: kandungan karbon dan paduan yang lebih tinggi menghasilkan kemampuan pengerasan yang lebih tinggi—merespons dengan baik terhadap pendinginan dan temper untuk mencapai tingkat kekerasan yang lebih tinggi dan mikrostruktur martensitik yang telah temper dengan karbida paduan yang terdispersi untuk ketahanan aus. - Perlakuan termo-mekanis: lebih responsif terhadap perlakuan pengerasan yang lebih dalam, dan akan mencapai kekerasan melalui yang lebih tinggi untuk bagian yang lebih tebal dibandingkan dengan 1.2311.
Implikasi praktis: 1.2311 lebih mendukung perlakuan panas pasca-pemesinan yang minimal dan penyelesaian permukaan yang dapat diprediksi; 1.2738 memungkinkan kekerasan akhir yang lebih tinggi dan ketahanan aus dengan mengorbankan perlakuan panas yang lebih agresif dan risiko distorsi yang lebih besar.
4. Sifat Mekanis
Tabel berikut memberikan kecenderungan sifat mekanis kualitatif yang komparatif. Nilai pasti tergantung pada perlakuan panas dan spesifikasi; konsultasikan lembar data pemasok untuk angka yang dapat disertifikasi.
| Sifat | 1.2311 (tipikal sebagai yang disuplai / temper) | 1.2738 (tipikal annealed / dikeraskan & temper) |
|---|---|---|
| Kekuatan Tarik | Sedang | Lebih tinggi (setelah pendinginan & temper) |
| Kekuatan Luluh | Sedang | Lebih tinggi |
| Peregangan | Lebih tinggi (lebih ulet) | Lebih rendah (kekerasan yang lebih tinggi mengurangi peregangan) |
| Ketangguhan Impak | Baik (seimbang untuk aplikasi cetakan) | Bervariasi — bisa baik jika di-temper dengan benar, tetapi umumnya lebih rendah pada kekerasan tinggi |
| Kekerasan (sebagai yang disuplai) | Sedang (mudah diproses/dipoles) | Lebih rendah saat di-annealed; dapat dikeraskan hingga HRC yang lebih tinggi setelah perlakuan panas |
Mana yang lebih kuat/tangguh/ule dan mengapa: - Kekuatan dan kemampuan pengerasan: 1.2738 umumnya mencapai kekuatan dan kekerasan yang lebih tinggi setelah siklus pendinginan & temper yang sesuai karena kandungan karbon dan paduan yang lebih tinggi. - Ketangguhan dan keuletan: 1.2311 umumnya mempertahankan keuletan yang lebih besar dan kemudahan pemolesan dalam kondisi pra-harden, menjadikannya lebih disukai untuk rongga cetakan injeksi di mana penyelesaian permukaan dan ketahanan terhadap retak selama pemesinan adalah prioritas.
5. Kemampuan Las
Kemampuan las dipengaruhi oleh ekuivalen karbon dan paduan. Dua indeks umum yang digunakan untuk interpretasi kualitatif:
-
Ekuivalen karbon (IIW):
$$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ -
Pcm (Kritikalitas pengelasan):
$$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$
Interpretasi kualitatif: - 1.2311: karbon yang lebih rendah dan lebih sedikit unsur paduan umumnya menghasilkan $CE_{IIW}$ dan $P_{cm}$ yang lebih rendah dibandingkan 1.2738, membuatnya relatif lebih mudah untuk dilas dengan persyaratan suhu pra-panas dan interpass yang lebih rendah. Namun, sebagai baja alat/cetakan, pengelasan memerlukan perhatian untuk menghindari retak panas dan mencocokkan metalurgi untuk perlakuan panas pasca-las. - 1.2738: C dan paduan yang lebih tinggi meningkatkan ekuivalen karbon, meningkatkan risiko zona terpengaruh panas yang keras dan rapuh serta retak dingin. Pra-panas, kontrol suhu interpass, dan perlakuan panas pasca-las lebih sering diperlukan.
Catatan praktis: Untuk kedua grade, pengelasan biasanya dibatasi untuk perbaikan atau fabrikasi fitur non-kritis. Untuk alat kritis, pengencangan mekanis atau produksi dari satu blok lebih disukai; perbaikan las harus mengikuti rekomendasi pemasok dan logam las.
6. Korosi dan Perlindungan Permukaan
- Baik 1.2311 maupun 1.2738 bukan baja tahan karat; oleh karena itu perlindungan terhadap korosi atmosfer dan kimia diperlukan di mana lingkungan memerlukannya.
- Strategi perlindungan umum: pelapis transparan atau berpigmen, cat, fosfatasi, pelestarian minyak, atau pelapisan seng jika sesuai. Untuk rongga cetakan presisi tinggi, pelapis (misalnya, PVD, nitriding) kadang-kadang diterapkan untuk meningkatkan ketahanan aus dan korosi sambil mempertahankan penyelesaian permukaan.
- PREN (Angka Ekuivalen Ketahanan Pitting) tidak berlaku karena grade ini bukan tahan karat. Untuk grade tahan karat, indeksnya adalah: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
- Ketika ketahanan korosi menjadi prioritas, pilih baja alat tahan karat atau terapkan rekayasa permukaan (pelapis keras, nitriding, pelapisan tahan korosi) daripada mengandalkan ketahanan korosi paduan dasar.
7. Fabrikasi, Kemampuan Mesin, dan Dapat Dibentuk
- Kemampuan mesin:
- 1.2311: biasanya dirancang untuk kemampuan mesin yang baik dan kemampuan pemolesan yang sangat baik dalam kondisi pra-harden. Lebih sedikit keausan alat selama pemesinan kasar dan finishing; baik untuk pemesinan toleransi ketat.
- 1.2738: dalam keadaan annealed dapat diproses, tetapi ketika dikeraskan hingga kekerasan kerja, lebih abrasif dan menyebabkan keausan alat yang lebih besar. Alat karbida dan penggilingan sering diperlukan.
- Dapat dibentuk dan pembengkokan:
- Keduanya adalah baja dengan kemampuan bentuk terbatas dibandingkan dengan baja struktural karbon rendah; kekerasan yang lebih rendah dari 1.2311 dalam kondisi pra-harden memberikan lebih banyak kelonggaran untuk pembentukan minor. Operasi pembentukan besar tidak umum untuk baja cetakan.
- Penyelesaian:
- 1.2311 memungkinkan penyelesaian permukaan yang superior dan pemolesan — penting untuk bagian plastik yang mengkilap.
- 1.2738 lebih menantang untuk mencapai penyelesaian cermin karena kandungan karbida yang lebih tinggi; langkah pemolesan tambahan atau pelapisan mungkin diperlukan.
- Distorsi perlakuan panas:
- 1.2738 lebih rentan terhadap distorsi selama siklus pengerasan yang agresif karena kemampuan pengerasan yang lebih tinggi dan transformasi yang lebih tinggi; perencanaan fixturing dan toleransi pemesinan yang hati-hati diperlukan.
8. Aplikasi Tipikal
| 1.2311 — Penggunaan Tipikal | 1.2738 — Penggunaan Tipikal |
|---|---|
| Piringan cetakan injeksi dan sisipan rongga di mana penyelesaian yang baik dan stabilitas dimensi adalah prioritas | Dies dan alat yang terkena aus lebih tinggi, seperti dies pemotong, dies blanking, dan komponen cetakan beban berat |
| Basis dan piringan cetakan pra-harden tujuan umum | Inti cetakan dan sisipan di mana stres kontak tinggi dan keausan abrasif diharapkan (setelah pengerasan) |
| Cetakan prototipe dan produksi volume rendah di mana pemesinan dan pemolesan cepat diperlukan | Alat produksi volume tinggi yang memerlukan umur lebih lama dan kekerasan lebih tinggi |
Rasional pemilihan: - Pilih 1.2311 untuk komponen di mana penyelesaian permukaan, kemampuan pemolesan, dan waktu pemesinan yang berkurang adalah kriteria pemilihan yang dominan (misalnya, bagian plastik optik atau berkilau tinggi). - Pilih 1.2738 ketika persyaratan utama adalah ketahanan aus yang lebih tinggi, kekerasan operasi yang lebih tinggi, atau ketika alat akan beroperasi di bawah beban yang lebih berat atau kondisi abrasif.
9. Biaya dan Ketersediaan
- Biaya relatif: 1.2311 seringkali lebih ekonomis untuk piringan cetakan pra-harden dan banyak tersedia dalam bentuk piringan dan blok untuk pembuat cetakan. 1.2738, tergantung pada komposisi dan kondisi perlakuan panasnya, mungkin sedikit lebih tinggi biayanya, terutama jika disuplai dalam bentuk blank yang dapat dikeraskan atau dengan siklus annealing tertentu.
- Ketersediaan berdasarkan bentuk produk:
- 1.2311: umumnya tersedia sebagai piringan, blok, dan piringan yang digiling dalam kondisi pra-harden; populer di saluran distribusi alat.
- 1.2738: tersedia dalam bentuk batang, piringan, dan blank kustom; mungkin memerlukan pemesanan sesuai spesifikasi untuk kondisi yang dikeraskan.
- Waktu tunggu: ketersediaan stok untuk kedua grade umumnya baik di pasar alat yang matang, tetapi ukuran khusus atau kondisi perlakuan panas dapat menambah waktu tunggu. Varian yang dilapisi atau pra-harden mungkin lebih mudah tersedia untuk 1.2311.
10. Ringkasan dan Rekomendasi
Tabel ringkasan — penilaian kualitatif (Lebih Tinggi / Sedang / Lebih Rendah):
| Atribut | 1.2311 | 1.2738 |
|---|---|---|
| Kemampuan Las (praktis) | Lebih Tinggi (lebih mudah) | Lebih Rendah (lebih banyak pra-panas/temper yang dibutuhkan) |
| Keseimbangan Kekuatan–Ketangguhan | Sedang (keseimbangan baik, lebih ulet) | Kekuatan lebih tinggi (dengan biaya keuletan saat dikeraskan) |
| Biaya (tipikal di pasar cetakan) | Lebih Rendah–Sedang | Sedang–Lebih Tinggi |
Rekomendasi akhir: - Pilih 1.2311 jika: - Anda memerlukan baja cetakan pra-harden dengan kemampuan mesin dan pemolesan yang sangat baik untuk cetakan injeksi plastik. - Penyelesaian permukaan dan stabilitas dimensi dengan pemrosesan pasca yang minimal sangat penting. - Perbaikan las akan jarang dan kemudahan pengelasan diinginkan. - Waktu tunggu yang lebih pendek dan pengendalian biaya adalah prioritas.
- Pilih 1.2738 jika:
- Aplikasi memerlukan kekerasan yang dapat dicapai lebih tinggi dan ketahanan aus setelah pendinginan & temper.
- Alat akan menghadapi beban mekanis yang lebih tinggi, keausan abrasif, atau umur produktif yang lebih lama diperlukan.
- Anda menerima perlakuan panas yang lebih terlibat, potensi distorsi yang lebih besar, dan kebutuhan untuk alat yang tahan karbida dalam pemesinan/penggilingan.
Catatan penutup: Kedua grade ini berharga dalam alat dan pembuatan cetakan. Pilihan yang benar tergantung pada envelope kinerja yang diprioritaskan: penyelesaian permukaan dan kemudahan pemesinan versus kemampuan pengerasan maksimum dan ketahanan aus. Untuk pengadaan atau desain kritis, konfirmasikan batas kimia dan mekanis spesifik dari sertifikat pabrik dan konsultasikan dengan vendor perlakuan panas Anda untuk menyelaraskan pemilihan material dengan kondisi pemrosesan dan layanan yang dimaksudkan.