1.2343 vs 1.2344 – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi

Pengenalan

Insinyur, manajer pengadaan, dan perencana manufaktur sering kali dihadapkan pada pilihan antara dua baja alat kerja panas Jerman yang saling terkait ketika menentukan cetakan dan alat: 1.2343 dan 1.2344. Keputusan biasanya menyeimbangkan kekuatan panas dan ketahanan aus terhadap ketangguhan, kemampuan pengelasan, dan biaya. Konteks keputusan yang umum termasuk memilih baja untuk cetakan pembentukan suhu tinggi (di mana kekerasan panas dan ketahanan temper sangat penting) atau untuk alat yang terpapar kejutan termal (di mana ketangguhan dan ketahanan terhadap retak sangat kritis).

Perbedaan praktis utama adalah bahwa 1.2344 dirumuskan untuk memberikan sedikit lebih tinggi dalam kemampuan pengerasan, kekuatan panas, dan ketahanan aus, sementara 1.2343 mengorbankan sedikit dari kekerasan panas puncaknya untuk meningkatkan ketangguhan dan karakteristik perlakuan panas dan perbaikan yang sedikit lebih mudah. Karena keduanya adalah kelas alat kerja panas dengan penunjukan Jerman, mereka sering dibandingkan secara langsung untuk pengecoran cetakan, penempaan, ekstrusi, dan aplikasi alat kerja panas lainnya.

1. Standar dan Penunjukan

• EN (Eropa): 1.2343 dan 1.2344 (penunjukan numerik EN yang umum digunakan untuk baja alat kerja panas)
• Nama dagang/AISI umum: Baja ini termasuk dalam keluarga baja alat kerja H-seri; 1.2344 banyak dirujuk sebagai setara H13 dalam banyak katalog internasional; 1.2343 dipetakan ke kelas alat kerja panas yang terkait erat (sering dibandingkan dengan H11 dalam diskusi).
• Standar lainnya: JIS, GB, dan ASTM menyediakan ekuivalen atau hampir ekuivalen mereka sendiri; bentuk produk (batang, pelat, penempaan, blok pra-hardened) mengikuti spesifikasi pemasok.
• Klasifikasi: Keduanya adalah baja alat kerja panas (baja paduan yang dapat mengeras/hardening dengan udara), bukan baja tahan karat, bukan HSLA, dan digunakan di mana kekuatan suhu tinggi dan ketahanan terhadap tempering diperlukan.

2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan

Tabel berikut menunjukkan rentang komposisi tipikal yang dikutip oleh standar material dan pemasok utama. Komposisi aktual bervariasi berdasarkan panas pabrik dan spesifikasi; perlakukan nilai sebagai rentang representatif yang digunakan untuk memilih strategi paduan daripada minimum/maksimum yang dijamin secara absolut.

Elemen	1.2343 (wt% tipikal)	1.2344 (wt% tipikal)
C	0.32 – 0.40	0.32 – 0.45
Mn	0.30 – 0.60	0.30 – 0.60
Si	0.80 – 1.20	0.80 – 1.20
P	≤ 0.03	≤ 0.03
S	≤ 0.03	≤ 0.03
Cr	4.00 – 5.00	4.75 – 5.50
Ni	≤ 0.30	≤ 0.30
Mo	0.80 – 1.25	1.10 – 1.75
V	0.70 – 1.00	0.80 – 1.20
Nb	jejak	jejak
Ti	jejak	jejak
B	jejak	jejak
N	jejak	jejak

Bagaimana strategi paduan mempengaruhi sifat: - Karbon: menentukan potensi kekerasan martensit dan berkontribusi pada ketahanan aus; karbon yang lebih tinggi membantu kekerasan tetapi mengurangi kemampuan pengelasan dan ketangguhan. - Kromium: meningkatkan kemampuan pengerasan, kekerasan merah (kekerasan panas), dan ketahanan oksidasi pada suhu tinggi. - Molybdenum dan Vanadium: membentuk karbida yang stabil yang meningkatkan pengerasan sekunder, ketahanan temper, dan ketahanan aus pada suhu kerja panas; mereka juga meningkatkan kemampuan pengerasan. - Silikon dan Mangan: deoksidasi dan penyesuaian kekuatan; mempengaruhi perilaku tempering. - Paduan mikro minor (Nb, Ti, B): ketika hadir dalam jumlah jejak dapat memperhalus butir, mempengaruhi kemampuan pengerasan, atau membantu ketangguhan; sering kali tidak hadir dalam jumlah signifikan untuk baja alat kerja panas klasik ini.

3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas

Mikrostruktur dan respons tipikal: - Kedua kelas adalah baja alat martensitik dengan karbida paduan yang terdispersi (karbida kaya Cr-, Mo-, V-). Dalam kondisi yang dikuatkan, mereka menyajikan matriks martensitik yang telah temper dengan jaringan karbida. - 1.2344, dengan umumnya lebih tinggi Cr dan Mo (dan kadang-kadang sedikit lebih tinggi C), menunjukkan kemampuan pengerasan yang lebih besar dan fraksi karbida paduan yang lebih tinggi yang mampu memberikan pengerasan sekunder yang lebih kuat setelah tempering. Itu menghasilkan kekerasan panas yang superior dan ketahanan terhadap pelunakan pada suhu tinggi. - 1.2343 cenderung menuju matriks martensitik yang lebih tangguh dengan lebih sedikit karbida paduan keras dibandingkan dengan 1.2344, yang dapat diterjemahkan menjadi ketahanan yang lebih baik terhadap inisiasi retak di bawah kelelahan termal.

Rute perlakuan panas dan efek: - Normalisasi: kedua baja biasanya dinormalisasi untuk memperhalus butir dan menghomogenkan sebelum pengerasan; ini mengurangi segregasi dan meningkatkan ketangguhan. - Pendinginan: pendinginan udara atau minyak dari suhu austenitisasi adalah hal yang umum; kandungan paduan yang lebih tinggi dari 1.2344 mendukung pengerasan udara dengan kemampuan pengerasan yang baik. Media pendingin dan laju pendinginan mempengaruhi austenit yang tertahan dan distorsi. - Tempering: beberapa siklus temper digunakan untuk mencapai martensit yang telah temper stabil dan pengerasan sekunder. 1.2344 lebih diuntungkan dari puncak pengerasan sekunder karena karbida Mo dan V, memberikan ketahanan temper yang superior pada suhu tempering yang lebih tinggi. - Pemrosesan termo-mekanis: penempaan atau penggulungan terkontrol diikuti dengan perlakuan panas yang sesuai dapat meningkatkan ketangguhan melalui pemurnian butir untuk kedua kelas.

4. Sifat Mekanik

Tabel berikut memberikan rentang sifat tipikal untuk kondisi yang dikuatkan dan telah temper (nilai aktual sangat bergantung pada perlakuan panas spesifik dan suhu tempering). Gunakan ini sebagai panduan desain daripada data pemasok yang dijamin.

Sifat	1.2343 (tipikal)	1.2344 (tipikal)
Kekuatan tarik (MPa)	900 – 1,200	1,000 – 1,300
Kekuatan luluh (MPa)	700 – 950	800 – 1,050
Peregangan (%)	8 – 14	7 – 12
Ketangguhan impak (J, Charpy)	relatif lebih tinggi	sedang hingga tinggi
Kekerasan (HRC, dikuatkan & telah temper)	42 – 52	44 – 54

Interpretasi: - 1.2344 biasanya mencapai kekuatan tarik dan kekuatan luluh yang lebih tinggi serta kekerasan puncak setelah perlakuan panas yang sesuai karena kandungan paduan yang lebih tinggi dan populasi karbida yang lebih kuat. - 1.2343 umumnya menawarkan sedikit lebih baik dalam duktilitas dan ketangguhan impak pada tingkat kekerasan yang setara, menjadikannya sedikit kurang rentan terhadap patah rapuh di bawah beban termal siklik atau kejutan. - Desainer memilih 1.2344 untuk aplikasi yang membutuhkan kekerasan panas dan ketahanan aus yang lebih tinggi; mereka memilih 1.2343 di mana ketangguhan dan ketahanan terhadap propagasi retak adalah prioritas.

5. Kemampuan Pengelasan

Kemampuan pengelasan tergantung pada ekuivalen karbon dan paduan mikro. Untuk penilaian kualitatif, insinyur menggunakan indeks seperti Ekuivalen Karbon IIW dan Pcm. Rumus representatif:

$$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$

$$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretasi kualitatif: - Baik 1.2343 maupun 1.2344 memiliki karbon sedang dan paduan yang signifikan, memberikan ekuivalen karbon sedang hingga tinggi. Ini memerlukan pemanasan awal yang terkontrol, kontrol suhu antar lapisan, dan perlakuan panas pasca pengelasan (PWHT) untuk menghindari retak yang dibantu hidrogen dan untuk mengembalikan temper zona yang dikuatkan. - 1.2344 umumnya menunjukkan nilai CE/PCM yang sedikit lebih tinggi karena kandungan Cr/Mo/V yang lebih tinggi; oleh karena itu, sedikit lebih menantang untuk dilas dan diperbaiki dibandingkan 1.2343. Pemanasan awal dan pendinginan lambat sangat penting untuk 1.2344 untuk menghindari retak. - Praktik yang direkomendasikan: gunakan bahan habis pakai rendah hidrogen, pemanasan awal yang memadai (tergantung pada pemasok dan prosedur pengelasan), dan lakukan PWHT untuk mengembalikan temper dan mengurangi stres sisa.

6. Korosi dan Perlindungan Permukaan

• Baik 1.2343 maupun 1.2344 bukanlah baja tahan karat; mereka tidak memiliki kandungan kromium (>10.5–11%) yang diperlukan untuk ketahanan korosi dalam layanan. Oleh karena itu, strategi perlindungan korosi diperlukan untuk lingkungan di mana oksidasi atau serangan kimia relevan.
• Perlindungan tipikal: pelapisan (elektroplating, krom keras di mana kompatibel dengan suhu), sistem cat, minyak/gemuk, atau penghalang fisik; untuk kontrol oksidasi suhu tinggi, perlakuan permukaan seperti nitriding (di mana berlaku) atau pelapisan penghalang termal dapat dipertimbangkan.
• PREN (Angka Ekuivalen Ketahanan Pitting) tidak berlaku untuk baja alat kerja panas rendah-Cr ini karena mereka bukan kelas tahan karat; oleh karena itu, rumus PREN tidak relevan:

$$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$

Gunakan indeks semacam itu hanya untuk paduan stainless austenitik.

7. Fabrikasi, Kemampuan Mesin, dan Formabilitas

• Kemampuan mesin: Kedua kelas diproses dengan cara yang sama dalam kondisi yang dinormalisasi; kemampuan mesin menurun secara signifikan setelah pengerasan. 1.2344, dengan sedikit lebih tinggi paduan dan potensi kekerasan, dapat lebih abrasif pada alat dan mungkin memerlukan alat karbida atau insert yang dilapisi.
• Formabilitas dan pembengkokan: Ini bukan baja pembentuk lembaran; untuk pembentukan dingin, baja harus disuplai dalam kondisi lunak/dinormalisasi yang sesuai. Setelah pengerasan, pembentukan tidak mungkin dilakukan.
• Penyelesaian permukaan: Keduanya menerima penggilingan, EDM, dan operasi penyelesaian konvensional. EDM umum untuk rongga yang kompleks; perhatian terhadap retak dan input panas lokal sangat penting.
• Perbaikan: 1.2343 biasanya lebih mudah untuk digiling dan diperbaiki dibandingkan 1.2344; namun, keduanya memerlukan pemanasan awal dan PWHT saat pengelasan.

8. Aplikasi Tipikal

Jenis aplikasi	1.2343 (penggunaan tipikal)	1.2344 (penggunaan tipikal)
Cetakan penempaan panas	Cetakan penempaan panas tugas rendah hingga menengah di mana ketangguhan lebih dihargai	Cetakan penempaan tugas berat yang memerlukan kekerasan panas dan ketahanan aus yang lebih tinggi
Alat pengecoran cetakan	Insert yang terpapar siklus termal tetapi di mana ketahanan retak penting	Paku inti, insert cetakan dengan keausan termal dan abrasif tinggi
Alat ekstrusi	Alat untuk ekstrusi di mana kekuatan panas dan ketangguhan sedang diperlukan	Cetakan ekstrusi yang beroperasi pada suhu/tekanan yang lebih tinggi
Alat kerja panas (umum)	Alat tekan, cetakan pemotongan yang terpapar kejutan	Pendorong suhu tinggi, paku ejector, cetakan yang memerlukan ketahanan temper
Alat yang dapat diperbaiki	Diutamakan di mana kemampuan pengelasan dan perbaikan di lapangan sering terjadi	Digunakan di mana kinerja aus membenarkan prosedur perbaikan yang lebih hati-hati

Rasional pemilihan: - Pilih 1.2344 untuk suhu layanan yang lebih tinggi, aplikasi dengan keausan abrasif yang parah, atau ketika mempertahankan kekerasan pada suhu tempering yang tinggi sangat penting. - Pilih 1.2343 ketika kelelahan termal, ketahanan retak, dan kemudahan perbaikan adalah prioritas yang lebih tinggi.

9. Biaya dan Ketersediaan

• Biaya: 1.2344 (tipe H13) adalah salah satu baja alat kerja panas yang paling umum di seluruh dunia; sering kali tersedia dengan biaya yang sebanding atau sedikit lebih tinggi daripada 1.2343 karena permintaan dan pemrosesan. Kandungan paduan yang lebih tinggi dalam 1.2344 dapat sedikit meningkatkan biaya material.
• Ketersediaan: 1.2344 memiliki ketersediaan yang sangat baik dalam banyak bentuk produk (batang bulat, pelat, blok pra-hardened, penempaan). 1.2343 juga tersedia secara luas tetapi kadang-kadang lebih umum dalam aplikasi tertentu atau rantai pasokan regional.
• Bentuk produk: Keduanya dijual dalam kondisi dinormalisasi dan pra-hardened; waktu pengiriman tergantung pada ukuran, penyelesaian, dan inventaris pemasok.

10. Ringkasan dan Rekomendasi

Kriteria	1.2343	1.2344
Kemampuan pengelasan (kualitatif)	Lebih baik (perbaikan lebih mudah)	Sedikit lebih menantang
Seimbang Kekuatan–Ketangguhan	Lebih tangguh, sedikit lebih duktil	Kekuatan dan kekerasan panas lebih tinggi
Biaya (tipikal)	Bersaing	Sebanding hingga sedikit lebih tinggi
Ketersediaan	Baik	Sangat baik, banyak tersedia

Pilih 1.2343 jika: - Alat Anda terpapar siklus termal atau kejutan yang sering dan ketahanan retak serta kemudahan perbaikan di lapangan adalah prioritas. - Anda membutuhkan kombinasi seimbang antara ketangguhan dan kinerja alat kerja panas dengan persyaratan pengelasan/perbaikan yang sedikit lebih sederhana. - Kekerasan panas puncak yang sedikit lebih rendah dapat diterima sebagai imbalan untuk ketahanan patah yang lebih baik.

Pilih 1.2344 jika: - Aplikasi memerlukan kemampuan pengerasan yang lebih tinggi, kekerasan panas yang berkelanjutan, dan ketahanan aus yang superior pada suhu tempering yang tinggi. - Anda merancang untuk stres termal dan abrasif yang tinggi (cetakan penempaan berat, inti pengecoran yang menuntut, ekstrusi suhu tinggi). - Anda dapat mengakomodasi prosedur pengelasan yang lebih ketat, pemanasan awal, dan PWHT untuk perbaikan dan penyambungan.

Catatan akhir: Baik 1.2343 maupun 1.2344 adalah baja alat kerja panas yang terbukti; pemilihan harus dikonfirmasi dengan lembar data pemasok, jadwal perlakuan panas spesifik, dan pengujian prototipe di bawah kondisi layanan yang representatif untuk memvalidasi kekerasan, ketangguhan, dan umur untuk aplikasi yang dimaksud.