12Cr1MoV vs T12 – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi

Pengenalan

Insinyur, manajer pengadaan, dan perencana manufaktur sering kali dihadapkan pada pilihan antara baja paduan rendah, baja suhu tinggi dan baja alat karbon tinggi saat merancang komponen yang harus menyeimbangkan kekuatan, ketangguhan, kemampuan mesin, dan ketahanan aus. Dilema pemilihan biasanya berpusat pada trade-off seperti kekuatan suhu tinggi dan kemampuan las versus ketahanan aus dan kekerasan yang dapat dicapai — serta rute perlakuan panas dan fabrikasi yang tepat untuk setiap material.

Secara umum, 12Cr1MoV adalah baja struktural paduan rendah, Cr–Mo–V yang dirancang untuk layanan suhu tinggi (wadah tekan, komponen boiler), sementara T12 (seperti yang digunakan dalam nomenklatur alat) menunjukkan baja alat karbon tinggi, paduan tinggi yang dioptimalkan untuk pengerasan dan ketahanan aus. Perbedaan mendasar adalah berdasarkan tujuan: 12Cr1MoV dirancang untuk ketahanan creep, ketangguhan dan kemampuan fabrikasi dalam lingkungan tekanan/suhu; T12 dirancang untuk kekerasan tinggi dan umur pakai aus dalam aplikasi alat. Tujuan desain yang berbeda ini menjelaskan mengapa mereka dibandingkan: geometri komponen yang sama kadang-kadang dapat direalisasikan dalam baja alat (jika ketahanan aus ekstrem diperlukan) atau baja struktural paduan rendah (jika ketangguhan, kemampuan las, dan stabilitas termal sangat penting).

1. Standar dan Penunjukan

• 12Cr1MoV: Umumnya muncul dalam standar nasional untuk baja boiler dan wadah tekan (misalnya, GB/China, setara EN mungkin ada dengan nama yang berbeda). Ini diklasifikasikan sebagai baja tahan panas/paduan rendah untuk wadah tekan (non-stainless).
• T12: Muncul sebagai kelas alat dalam berbagai standar (keluarga baja alat). Tergantung pada yurisdiksi, penunjukan seri T dipetakan ke DIN, JIS, atau nama produk baja alat yang bersifat proprietary. Ini diklasifikasikan sebagai baja alat (karbon tinggi, dipaduan untuk pengerasan dan ketahanan aus).

Ringkasan klasifikasi: - 12Cr1MoV — baja struktural/paduan rendah tahan panas. - T12 — baja alat (karbon tinggi, fokus pada ketahanan aus/kekerasan).

Selalu konfirmasi persyaratan kimia dan mekanik yang tepat dari standar spesifik atau sertifikat pemasok untuk pengadaan.

2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan

Tabel: Rentang komposisi representatif (wt%). Ini adalah rentang perbandingan tipikal untuk diskusi teknik; konsultasikan spesifikasi atau sertifikat material yang tepat untuk pengadaan atau perhitungan desain.

Elemen	12Cr1MoV (representatif)	T12 (baja alat representatif)
C	0.08–0.18	0.7–1.4
Mn	0.3–0.7	0.2–1.0
Si	0.15–0.40	0.1–0.5
P	≤0.03	≤0.03
S	≤0.03	≤0.03
Cr	0.9–1.3	0.5–5.0 (sering lebih tinggi pada beberapa baja alat)
Ni	≤0.5	≤1.0 (bervariasi)
Mo	0.2–0.6	0.1–3.0 (tergantung pada keluarga baja alat)
V	0.03–0.15	0.1–1.0 (baja alat sering menggunakan V untuk pembentukan karbida)
Nb (Cb)	jejak/≤0.05	jejak/≤0.1
Ti	jejak	jejak
B	jejak	jejak
N	jejak	jejak

Catatan: - Rentang ini bersifat ilustratif dan bukan pengganti sertifikat material. Komposisi dari varian T12 tertentu dapat bervariasi secara luas tergantung pada apakah itu adalah turunan baja alat tungsten, molibdenum, atau kromium. - 12Cr1MoV menggunakan jumlah Cr, Mo, dan V yang terkontrol untuk meningkatkan kekuatan suhu tinggi dan stabilitas temper tanpa menciptakan kandungan karbida tinggi yang khas dari baja alat. - Komposisi T12 menekankan elemen karbon dan pembentuk karbida yang lebih tinggi (V, W, Mo, Cr) untuk menghasilkan dispersi halus karbida keras dan memberikan kekerasan tinggi setelah pendinginan dan temper.

Bagaimana paduan mempengaruhi kinerja: - Karbon meningkatkan kemampuan pengerasan dan kekerasan yang dapat dicapai tetapi mengurangi kemampuan las dan keuletan seiring meningkatnya karbon. - Cr dan Mo berkontribusi pada kemampuan pengerasan, kekuatan suhu tinggi dan ketahanan temper; Cr juga meningkatkan ketahanan oksidasi pada suhu tinggi. - V memperhalus ukuran butir dan membentuk karbida keras untuk ketahanan aus; V kecil dalam 12Cr1MoV membantu kekuatan creep suhu tinggi, sedangkan V yang lebih besar dalam baja alat berkontribusi pada ketahanan abrasi.

3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas

• 12Cr1MoV:
• Mikrostruktur tipikal dalam kondisi dinormalisasi + dikeraskan: bainit dikeraskan/martensit dikeraskan dengan presipitasi halus (karbida Mo, V, dan mungkin karbida kromium) yang menstabilkan sifat creep.
• Respons perlakuan panas: Normalisasi diikuti dengan temper atau penghilang stres ditambah perlakuan panas pasca-las (PWHT) adalah standar. Mikro-paduan dan kandungan Cr–Mo mengontrol ketahanan temper dan kekuatan creep.

• Proses termo-mekanik (penggulungan terkontrol) dapat memperhalus ukuran butir dan lebih meningkatkan ketangguhan.

• T12:

• Mikrostruktur tipikal dalam kondisi dikeraskan: matriks martensit dengan kepadatan tinggi karbida keras (karbida VC, Mo/W, karbida Cr tergantung pada paduan yang tepat).
• Respons perlakuan panas: Kondisi yang dikeraskan (lunak) untuk pemesinan, kemudian pendinginan minyak atau udara dari suhu austenitisasi dan beberapa temper untuk mencapai keseimbangan kekerasan/ketangguhan yang diperlukan. Baja alat sering memerlukan kontrol suhu austenitisasi yang tepat untuk melarutkan karbida yang cukup tanpa pertumbuhan butir yang berlebihan.
• Temper mengontrol kekerasan akhir dan pengerasan sekunder dapat digunakan untuk mencapai kekerasan tinggi yang stabil pada suhu temper yang tinggi.

4. Sifat Mekanik

Tabel: Sifat mekanik tipikal (rentang sangat tergantung pada perlakuan panas).

Sifat	12Cr1MoV (dinormalisasi/dikeraskan)	T12 (dianil vs dikeraskan)
Kekuatan tarik (MPa)	~500–750	Dianil: ~700–900; Dikeraskan: >1000–2000+
Kekuatan luluh (MPa)	~300–500	Dianil: ~400–700; Dikeraskan: bervariasi, sering tinggi
Peregangan (%)	12–20	Dianil: 8–18; Dikeraskan: biasanya rendah (1–8)
Ketangguhan impak (Charpy)	Sedang hingga tinggi (tergantung pada perlakuan panas)	Dianil: sedang; Dikeraskan: rendah kecuali dikhususkan untuk ketangguhan
Kekerasan (HRC)	~200–260 HB (~20–25 HRC)	Dianil: ~180–250 HB; Dikeraskan: 55–65 HRC (layanan alat)

Interpretasi: - T12 dalam kondisi dikeraskan akan jauh lebih keras dan tahan aus dibandingkan 12Cr1MoV, tetapi dengan mengorbankan keuletan dan ketangguhan impak. - 12Cr1MoV memberikan seperangkat sifat yang seimbang yang dioptimalkan untuk creep dan ketangguhan pada suhu tinggi dan lebih toleran dalam fabrikasi dan pengelasan. - Angka sifat sangat tergantung pada kimia dan perlakuan panas yang tepat — selalu gunakan sertifikat pemasok untuk desain.

5. Kemampuan Las

Kemampuan las tergantung terutama pada ekuivalen karbon dan kandungan paduan. Rumus empiris yang berguna meliputi:

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

dan

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

Interpretasi kualitatif: - 12Cr1MoV: Karbon sedang dan paduan yang terkontrol memberikan ekuivalen karbon sedang. Kemampuan las dapat diterima dengan pemanasan awal yang tepat, kontrol input panas, dan PWHT yang wajib untuk layanan suhu tinggi yang menanggung tekanan untuk menghindari retak hidrogen dan mengembalikan ketangguhan. - T12: Karbon tinggi dan pembentuk karbida yang signifikan menciptakan ekuivalen karbon tinggi dan kemampuan las yang buruk. Pengelasan umumnya tidak dianjurkan kecuali oleh spesialis; jika pengelasan diperlukan, itu memerlukan pemanasan awal yang ketat, kontrol suhu antar lapisan, perlakuan panas pasca-las, dan sering kali logam pengisi yang khusus. Pengelasan perbaikan baja alat yang dikeraskan adalah tantangan.

6. Korosi dan Perlindungan Permukaan

• Baik 12Cr1MoV maupun baja alat T12 yang khas bukanlah stainless; ketahanan korosi terbatas.
• 12Cr1MoV: Cr dan Mo ~1% memberikan ketahanan oksidasi suhu tinggi yang sedang dan dapat membantu menahan pengelupasan pada suhu tinggi. Untuk korosi atmosfer atau basah, umumnya memerlukan perlindungan permukaan (pelapis, cat, pelapisan, atau perlindungan katodik).
• T12: Baja alat karbon tinggi dengan karbida yang melimpah tidak memberikan ketahanan korosi; mereka rentan terhadap karat di lingkungan lembab dan biasanya memerlukan perlindungan korosi (minyak, pelapis, pelapisan).
• PREN (angka ekuivalen ketahanan pitting) tidak berlaku untuk baja non-stainless ini. Untuk material stainless, indeksnya adalah:

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

tetapi ini tidak berlaku untuk 12Cr1MoV atau T12.

7. Fabrikasi, Kemampuan Mesin, dan Kemampuan Bentuk

• 12Cr1MoV:
• Kemampuan bentuk dan kemampuan las yang baik dalam kondisi dinormalisasi/dikeraskan. Dapat digulung dan dibentuk dengan praktik standar.
• Kemampuan mesin adalah tipikal baja paduan rendah; lebih mudah daripada baja alat.

• Perlakuan panas untuk sifat akhir kompatibel dengan praktik fabrikasi wadah tekan standar (normalisasi, temper, PWHT).

• T12:

• Kemampuan mesin dalam kondisi dianil cukup baik tetapi lebih lambat daripada baja paduan rendah karena karbon dan paduan yang lebih tinggi.
• Pembentukan terbatas: kemampuan pengerasan tinggi dan karbon tinggi membuat pembentukan dingin dan pembengkokan sulit dalam kondisi dikeraskan; pembentukan harus dilakukan dalam keadaan dianil atau dengan metode khusus.
• Penggilingan dan penyelesaian umum dilakukan untuk mendapatkan geometri alat; kandungan karbida memerlukan teknik abrasif.

8. Aplikasi Tipikal

Tabel: Penggunaan tipikal untuk setiap kelas.

12Cr1MoV	T12
Komponen boiler dan wadah tekan, pipa uap, header	Die, punch, bilah pemotong, alat kerja dingin
Bagian struktural suhu tinggi yang memerlukan ketahanan creep	Alat pemotong, bagian aus (di mana kekerasan tinggi diperlukan)
Selubung turbin, pipa uap, tabung pemanas (di mana diizinkan)	Inserts alat, die ekstrusi atau penarikan (dalam ukuran lebih kecil)
Komponen yang memerlukan fabrikasi las dan PWHT	Alat presisi kecil, di mana kekerasan dan retensi tepi adalah yang utama

Rasional pemilihan: - Pilih 12Cr1MoV ketika kekuatan suhu tinggi, ketangguhan, kemampuan las, dan fabrikasi yang hemat biaya adalah yang utama. - Pilih T12 ketika ketahanan aus dan kekerasan maksimum adalah persyaratan utama dan batasan pengelasan/pembentukan dapat dikelola.

9. Biaya dan Ketersediaan

• 12Cr1MoV: Umumnya tersedia dalam pelat, pipa, dan forging untuk industri tenaga dan petrokimia. Biaya sedang; ekonomi skala untuk material struktural dan wadah tekan volume besar membuatnya hemat biaya.
• T12: Baja alat biasanya dijual dalam bentuk batang, blok, atau blank yang telah dipanaskan sebelumnya; ketersediaan dalam ukuran pelat besar terbatas dan biaya per kg lebih tinggi karena paduan dan pemrosesan. Perlakuan panas khusus meningkatkan biaya keseluruhan komponen alat yang selesai.
• Catatan pengadaan: Waktu tunggu untuk batch baja alat dengan perlakuan panas yang disesuaikan bisa lebih lama; 12Cr1MoV umumnya lebih mudah diperoleh dalam bentuk produk standar.

10. Ringkasan dan Rekomendasi

Tabel: Ringkasan perbandingan cepat.

Kriteria	12Cr1MoV	T12
Kemampuan las	Baik (dengan pemanasan awal/PWHT)	Buruk (prosedur khusus diperlukan)
Keseimbangan Kekuatan–Ketangguhan	Dioptimalkan untuk creep/ketangguhan	Dioptimalkan untuk kekerasan/aus; ketangguhan rendah saat dikeraskan
Biaya (material + pemrosesan)	Sedang	Lebih tinggi (material + perlakuan panas/penyelesaian)

Kesimpulan — panduan pemilihan: - Pilih 12Cr1MoV jika Anda memerlukan baja struktural atau wadah tekan dengan kekuatan suhu tinggi yang baik, kemampuan las yang dapat diandalkan (dengan PWHT), dan keseimbangan ketangguhan dan kemampuan manufaktur. Kasus penggunaan tipikal termasuk boiler, pipa uap, dan komponen tekanan yang memerlukan penyambungan dan stabilitas termal. - Pilih T12 jika persyaratan utama adalah kekerasan maksimum dan ketahanan aus untuk alat atau bagian pemotong/aus, dan jika Anda dapat menerima kemampuan las yang terbatas, biaya material per unit yang lebih tinggi, dan kebutuhan untuk perlakuan panas dan penyelesaian khusus.

Rekomendasi akhir: Dasarkan pemilihan akhir pada prioritas fungsional untuk komponen (suhu dan tekanan vs aus dan retensi tepi), metode penyambungan dan fabrikasi yang diperlukan, serta total biaya siklus hidup (termasuk pemeliharaan dan penggantian). Untuk aplikasi kritis, tentukan standar yang tepat, minta sertifikat pabrik/uji, dan validasi prosedur las dan perlakuan panas dengan percobaan dan prosedur yang memenuhi syarat.