1.2379 vs D2 – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Pendahuluan
Insinyur, manajer pengadaan, dan perencana manufaktur sering kali dihadapkan pada pilihan antara baja alat yang memiliki kinerja dekat saat menentukan cetakan, alat pemotong, atau komponen yang mengalami keausan. Dua grade yang sering dibandingkan adalah 1.2379 (sebuah penunjukan Eropa yang sering digunakan untuk baja alat dingin dengan krom tinggi yang terkontrol, mirip dengan “D2”) dan AISI/ASTM D2 (sebuah baja cetakan dengan karbon tinggi dan krom tinggi yang banyak digunakan). Konteks keputusan yang umum termasuk menyeimbangkan ketahanan aus versus ketangguhan, memprioritaskan kemampuan pengelasan atau kemudahan pemesinan, dan mengoptimalkan biaya siklus hidup untuk produksi volume tinggi.
Perbedaan mendasar antara keduanya adalah bahwa 1.2379 umumnya disajikan sebagai varian yang lebih halus dan lebih ketat dalam spesifikasinya dari konsep kimia dan pemrosesan D2 klasik: ia dirancang untuk memberikan ketahanan aus yang serupa atau sedikit lebih baik dengan ketangguhan dan kebersihan yang lebih terkontrol. Karena keduanya adalah baja alat dingin dengan karbon tinggi dan krom tinggi, mereka biasanya dibandingkan di mana umur tepi jangka panjang dan ketahanan abrasi diperlukan bersamaan dengan kemampuan manufaktur dan kontrol biaya.
1. Standar dan Penunjukan
- D2: Umumnya dirujuk sebagai AISI/ASTM D2 (juga tersedia di bawah berbagai standar nasional). Diklasifikasikan sebagai baja alat dingin dengan karbon tinggi dan krom tinggi.
- 1.2379: Penunjukan numerik Eropa EN, sering dikaitkan dengan nama dagang X153CrMoV12 atau varian kepemilikan serupa. Juga merupakan baja alat dingin/krom tinggi dengan karbon tinggi tetapi biasanya dengan kontrol kotoran yang lebih ketat dan mikroaloy yang disesuaikan untuk meningkatkan kinerja.
Klasifikasi: keduanya adalah baja alat dingin (penguatan udara atau minyak) (bukan baja alat tahan karat meskipun memiliki krom tinggi), digunakan untuk cetakan, punch, pisau pemangkas, dan komponen yang mengalami keausan.
2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan
Di bawah ini adalah rentang komposisi yang representatif dan tipikal untuk setiap grade. Komposisi yang tepat bervariasi menurut pemasok dan spesifikasi; gunakan ini sebagai panduan perbandingan daripada nilai sertifikasi yang ketat.
| Elemen | 1.2379 (tipikal / representatif) | D2 (tipikal / representatif) |
|---|---|---|
| C | 1.45 – 1.60% | 1.40 – 1.60% |
| Mn | 0.20 – 0.60% | 0.30 – 0.60% |
| Si | 0.20 – 0.60% | 0.20 – 1.00% |
| P | ≤ 0.03% | ≤ 0.03% |
| S | ≤ 0.03% | ≤ 0.03% |
| Cr | 11.0 – 13.0% | 11.0 – 13.0% |
| Ni | ≤ 0.50% (jejak) | ≤ 0.40% (jejak) |
| Mo | 0.8 – 1.4% | 0.7 – 1.3% |
| V | 0.6 – 1.0% | 0.1 – 0.6% |
| Nb (Cb) | biasanya 0 atau jejak | biasanya 0 atau jejak |
| Ti | jejak hingga 0.1% | jejak hingga 0.1% |
| B | jejak (jarang) | jejak (jarang) |
| N | jejak | jejak |
Bagaimana paduan mempengaruhi kinerja: - Karbon: elemen penguat utama; meningkatkan kekerasan dan ketahanan aus melalui pembentukan karbida tetapi mengurangi kemampuan pengelasan dan ketangguhan pada tingkat tinggi. - Krom (tinggi): membentuk karbida krom keras (tipe M7C3/M23C6) dan berkontribusi pada ketahanan aus dan stabilitas temper; sendirian tidak membuat baja menjadi “tahan karat” dalam lingkungan praktis. - Molybdenum dan vanadium: membentuk karbida paduan halus yang memperhalus mikrostruktur, meningkatkan kemampuan pengerasan dan pengerasan sekunder, serta meningkatkan ketahanan aus dan ketangguhan ketika seimbang dengan benar. Varian 1.2379 umumnya menggunakan V dan Mo yang sedikit lebih tinggi untuk memperhalus karbida dan meningkatkan daya tahan tepi/ketangguhan dibandingkan dengan D2 dasar. - Silikon dan mangan: kontributor deoksidasi dan kekuatan; Mn yang berlebihan dapat meningkatkan kemampuan pengerasan tetapi dapat mengurangi ketangguhan. - Mikroaloy jejak (Nb, Ti, B) ketika ada digunakan untuk perbaikan butir dan respons temper yang lebih baik.
3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas
Mikrostruktur (setelah pendinginan dan temper): - Kedua grade mengembangkan matriks martensitik dengan jaringan karbida primer kaya krom dan karbida paduan sekunder. Karakter karbida adalah kunci untuk kinerja aus: karbida kasar memberikan ketahanan abrasi tinggi tetapi dapat bertindak sebagai titik inisiasi retak; karbida paduan halus yang terdistribusi dengan baik memberikan keseimbangan yang lebih baik antara ketahanan aus dan ketangguhan. - Varian 1.2379 sering diproduksi dengan kontrol yang lebih ketat terhadap kandungan inklusi dan tambahan mikroaloy (V, Mo) untuk menghasilkan distribusi karbida yang lebih halus dibandingkan dengan beberapa peleburan D2 generik.
Praktik perlakuan panas (tipikal): - Normalisasi/anneal untuk kemudahan pemesinan sebelum pengerasan. - Austenitisasi dalam rentang yang tipikal untuk baja alat karbon tinggi krom tinggi (pabrikan menentukan suhu yang tepat). Beberapa pemanasan awal mungkin digunakan untuk bagian besar untuk menghindari kejutan termal. - Pendinginan: D2 dan 1.2379 umumnya didinginkan dengan minyak atau udara/gas bertekanan tergantung pada ukuran bagian dan panduan vendor. Beberapa varian halus memungkinkan kontrol pendinginan yang kurang ketat karena kemampuan pengerasan yang lebih baik. - Tempering: tempering multi-langkah untuk mengurangi austenit yang tertahan dan mencapai kekerasan yang stabil; pemilihan suhu temper adalah pengungkit utama untuk mencapai keseimbangan HRC yang diinginkan versus ketangguhan.
Efek dari rute: - Normalisasi diikuti dengan pendinginan terkontrol memperhalus ukuran butir dan mengurangi austenit yang tertahan. - Austenitisasi yang agresif atau pemanasan yang tidak merata mempromosikan karbida yang lebih kasar dan mengurangi ketangguhan. - Pemrosesan termo-mekanis (blank alat yang ditempa atau digulung) ditambah anneal terkontrol dalam 1.2379 dapat menghasilkan distribusi karbida yang lebih seragam dan ketangguhan yang lebih baik dibandingkan dengan D2 generik.
4. Sifat Mekanis
Sifat mekanis sangat bergantung pada perlakuan panas, ukuran bagian, dan pemrosesan pemasok. Tabel memberikan rentang tipikal untuk kondisi yang dikeraskan dan ditemper yang digunakan dalam alat (nilai bersifat indikatif).
| Sifat | 1.2379 (tipikal, dikeraskan & ditemper) | D2 (tipikal, dikeraskan & ditemper) |
|---|---|---|
| Kekuatan Tarik (Rm) | ~1500 – 2500 MPa (tergantung proses) | ~1400 – 2400 MPa |
| Kekuatan Luluh (Rp0.2) | ~1000 – 2000 MPa | ~1000 – 1900 MPa |
| Panjang Regangan (A%) | ~4 – 12% | ~4 – 12% |
| Ketangguhan Impak (Charpy V-notch) | rendah hingga sedang; meningkat pada varian 1.2379 yang lebih halus (misalnya, nilai J yang lebih tinggi pada kekerasan yang sama) | rendah hingga sedang |
| Kekerasan (HRC) | Rentang layanan tipikal 55 – 62 HRC (tergantung proses) | Rentang layanan tipikal 55 – 62 HRC |
Mana yang lebih kuat, lebih tangguh, atau lebih ulet: - Kekuatan/kekerasan: keduanya dapat dikeraskan hingga tingkat HRC yang serupa; perbedaan marginal dan tergantung pada perlakuan panas. - Ketangguhan: varian 1.2379 biasanya dirancang untuk memberikan ketangguhan yang sedikit lebih baik pada kekerasan yang setara melalui karbida yang lebih halus dan baja yang lebih bersih; ini membuatnya kurang rentan terhadap pecah untuk beberapa aplikasi alat. - Duktibilitas: keduanya memiliki duktibilitas terbatas dalam kondisi dikeraskan; kondisi pemesinan yang dikeraskan menawarkan duktibilitas yang jauh lebih tinggi untuk pembentukan/pemesinan.
5. Kemampuan Pengelasan
Kedua baja sulit untuk dilas karena kandungan karbon dan krom tinggi yang meningkatkan kemampuan pengerasan dan risiko retak dingin serta zona martensitik yang rapuh. Pertimbangan kemampuan pengelasan yang umum: - Pemanasan awal dan perlakuan panas pasca pengelasan (PWHT) sering kali diperlukan untuk menghindari retak yang dibantu hidrogen dan untuk menemper HAZ. - Gunakan elektroda/pengisi rendah hidrogen dan sesuaikan paduan pengisi untuk mengurangi pembentukan fase keras.
Indeks kemampuan pengelasan umum (berguna untuk interpretasi kualitatif): - Setara karbon (IIW): $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Pcm (kecenderungan retak 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: - Nilai $CE_{IIW}$ dan $P_{cm}$ yang tinggi menunjukkan risiko yang lebih tinggi terhadap HAZ yang keras dan rapuh serta kebutuhan untuk pemanasan awal/PWHT yang ketat. Baik 1.2379 maupun D2 menghasilkan indeks yang lebih tinggi dibandingkan dengan baja paduan rendah. Mikroaloy yang sedikit diubah dan praktik peleburan yang lebih bersih dari 1.2379 mungkin sedikit mengurangi kecenderungan retak tetapi tidak membuatnya “mudah dilas.” Ketika pengelasan diperlukan, gunakan prosedur khusus dan/atau pilih paduan pengisi yang cocok atau tambahkan zona transisi yang dapat dilas.
6. Korosi dan Perlindungan Permukaan
- Baik 1.2379 maupun D2 tidak tahan karat dalam layanan: meskipun mereka mengandung krom tinggi (~11–13%), matriks dan distribusi karbida tidak memberikan ketahanan korosi yang setara dengan baja tahan karat. Untuk lingkungan di mana korosi menjadi perhatian, perlindungan rutin diperlukan.
- Perlindungan tipikal: minyak/gemuk, pelapis pelindung, pelapisan, atau perlakuan permukaan lokal seperti nitriding, pelapisan PVD, atau galvanisasi (jika berlaku dan kompatibel).
- PREN (Angka Setara Ketahanan Pitting) tidak berlaku untuk baja alat non-tahan karat ini dalam peringkat korosi praktis, tetapi untuk referensi rumus PREN adalah: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ Karena nitrogen biasanya rendah dan baja tidak memiliki mikrostruktur grade tahan karat, PREN tidak secara berarti memprediksi ketahanan korosi lapangan untuk grade ini.
7. Fabrikasi, Kemudahan Pemesinan, dan Kemudahan Pembentukan
- Kemudahan pemesinan: dalam kondisi annealed keduanya dapat diproses; D2 dipahami dengan baik dan banyak bengkel memiliki praktik alat untuknya. Varian 1.2379 dengan V dan Mo yang lebih tinggi dapat sedikit lebih abrasif pada alat tetapi sering kali dapat diproses dengan baik ketika ditentukan dalam keadaan annealed.
- Pemotongan dan penyelesaian keras: keduanya memerlukan roda penggiling karbida; karbida 1.2379 yang lebih halus mungkin memungkinkan penyelesaian permukaan dan kualitas tepi yang sedikit lebih baik.
- Kemudahan pembentukan/membengkok: terbatas dalam keadaan dikeraskan. Sebagian besar pembentukan dilakukan dalam kondisi annealed; pengerasan akhir mengikuti pemrosesan bentuk mendekati net.
- Perlakuan permukaan (nitriding, shot peening, pelapisan) umumnya digunakan untuk memperpanjang umur; nitriding memerlukan perhatian terhadap kimia dan perlakuan panas sebelumnya.
8. Aplikasi Tipikal
| 1.2379 (penggunaan tipikal) | D2 (penggunaan tipikal) |
|---|---|
| Cetakan kerja dingin presisi, punch, dan alat stamping di mana ketahanan tepi yang superior dan ketangguhan yang lebih baik diinginkan | Cetakan kerja dingin serbaguna, bilah pemotong, pisau pemangkas, punch pembentuk |
| Alat pemotong dan pemisah yang mengalami keausan tinggi yang mendapat manfaat dari karbida yang lebih halus dan kekerasan yang dapat diprediksi | Operasi pemisahan dan pemisahan jangka panjang dengan jendela proses yang sudah ditetapkan |
| Inserts, cetakan gambar, dan komponen yang memerlukan stabilitas dimensi yang lebih ketat dan kemudahan penggilingan yang lebih baik | Alat biaya rendah di mana ketersediaan yang luas dan komposisi yang terbukti menjadi prioritas |
| Bagian yang memerlukan rekayasa permukaan selanjutnya (nitriding, PVD) di mana keseragaman mikrostruktur dasar meningkatkan kinerja pelapisan | Penggunaan D2 tradisional untuk abrasi berat dengan praktik perlakuan panas yang terbukti |
Rasional pemilihan: - Pilih 1.2379 ketika aplikasi membutuhkan keseimbangan antara ketahanan aus tinggi dengan ketahanan terhadap pecah yang lebih baik (ketangguhan yang lebih baik dan inklusi yang terkontrol). - Pilih D2 untuk penggunaan yang sensitif terhadap biaya dan di mana pengalaman proses yang ada, familiaritas vendor, dan ketersediaan yang luas menjadi pendorong utama.
9. Biaya dan Ketersediaan
- Biaya: D2 adalah grade yang distandarisasi secara global, diproduksi secara luas dan sering kali sedikit lebih murah berdasarkan biaya material murni. 1.2379, ketika dijual sebagai grade bermerek atau spesifikasi yang lebih ketat, mungkin memerlukan premium yang moderat mencerminkan peleburan yang lebih bersih, kontrol kimia yang lebih ketat, atau pemrosesan kepemilikan.
- Ketersediaan: D2 tersedia secara luas dalam bentuk batang, pelat, dan blank yang sudah dipanaskan di seluruh dunia. 1.2379 tersedia dengan mudah di wilayah yang mengikuti standar EN dan melalui pemasok baja alat khusus; dalam praktiknya keduanya umumnya dapat diperoleh, tetapi ukuran bentuk dan temper spesifik dapat bervariasi menurut pemasok.
10. Ringkasan dan Rekomendasi
| Atribut | 1.2379 | D2 |
|---|---|---|
| Kemampuan Pengelasan | Buruk — sedikit meningkat dengan kontrol kimia yang ketat; memerlukan pemanasan awal/PWHT yang ketat | Buruk — batasan yang dikenal dengan baik; memerlukan praktik pengelasan D2 standar |
| Keseimbangan Kekuatan–Ketangguhan | Sangat baik untuk baja kerja dingin krom tinggi; dirancang untuk meningkatkan ketangguhan pada kekerasan tertentu | Kekuatan dan ketahanan aus yang baik; ketangguhan biasanya lebih rendah pada HRC yang sama dibandingkan dengan varian yang lebih halus |
| Biaya | Sedang (kadang premium dibandingkan D2 dasar) | Biasanya lebih rendah / kompetitif secara luas |
Kesimpulan dan rekomendasi praktis: - Pilih 1.2379 jika Anda memerlukan baja yang lebih baik, terkontrol ketat mirip D2 dengan struktur karbida yang lebih halus, ketangguhan yang sedikit lebih baik pada kekerasan yang setara, dan potensi untuk kemudahan penggilingan dan kinerja pelapisan yang lebih baik. Ini adalah pilihan yang baik ketika ketahanan terhadap pecah dan umur tepi yang dapat diprediksi menjadi penting. - Pilih D2 jika Anda memerlukan baja kerja dingin krom tinggi yang terbukti, tersedia secara luas, dan hemat biaya untuk program alat volume besar atau yang sudah mapan di mana praktik perlakuan panas dan fabrikasi standar sudah dioptimalkan.
Catatan akhir: kedua grade memerlukan spesifikasi yang cermat mengenai perlakuan panas, kompensasi ukuran bagian, dan penyelesaian pasca perlakuan panas untuk mencapai kombinasi kekerasan, ketangguhan, dan stabilitas dimensi yang diinginkan. Bekerja sama dengan pemasok baja dan pengolah panas untuk mengonfirmasi sifat kimia dan mekanis yang bersertifikat untuk bentuk produk dan aplikasi tertentu.