65Mn vs SUP9 – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi

Pengenalan

Insinyur, pembeli, dan perencana manufaktur sering menghadapi dilema pemilihan yang umum ketika menentukan baja pegas dan kawat/roda berkekuatan tinggi: memprioritaskan biaya material terendah dan ketersediaan domestik, atau menentukan kelas dengan kontrol kimia yang lebih ketat dan pemrosesan yang konsisten dari standar nasional tertentu? Konteks keputusan yang khas termasuk memilih antara baja pegas karbon setara untuk komponen suspensi, memilih bahan batang untuk pegas yang dibentuk dingin, dan memutuskan kelas apa yang harus ditentukan untuk suku cadang pengganti di seluruh rantai pasokan internasional.

65Mn dan SUP9 adalah kedua baja pegas karbon tinggi yang digunakan secara luas untuk pegas, kawat, dan komponen berkekuatan tinggi yang dipanaskan. Perbedaan penting antara keduanya terletak bukan pada kelas paduan yang sangat berbeda tetapi pada asal dan spesifikasinya: satu adalah penunjukan baja pegas karbon tinggi yang banyak digunakan di Tiongkok, sementara yang lainnya adalah penunjukan standar Jepang dengan kimia dan ruang aplikasi yang sebanding. Ini mengarah pada perbedaan halus dalam batas elemen yang ditentukan, kontrol kualitas, dan praktik rantai pasokan yang penting bagi pengadaan, perlakuan panas, dan kontrol manufaktur.

1. Standar dan Penunjukan

• 65Mn
• Standar tipikal: penunjukan GB/T (Tiongkok) untuk baja pegas (misalnya, 65Mn sesuai dengan standar nasional Tiongkok).

• Klasifikasi: Baja pegas karbon tinggi (baja karbon, ditujukan untuk pegas yang dikuatkan dan dipanaskan serta kawat).

• SUP9

• Standar tipikal: penunjukan baja pegas JIS (Standar Industri Jepang) (sering dirujuk sebagai SUP9 dalam keluarga spesifikasi JIS).
• Klasifikasi: Baja pegas karbon tinggi (baja karbon untuk pegas dan komponen serupa).

Titik referensi internasional terkait lainnya yang sering digunakan untuk perbandingan: - Setara EN/AISI: 65Mn dan SUP9 berada dalam keluarga umum yang sama dengan baja tipe EN 1.1231/CK67 atau AISI 1065 dalam hal aplikasi (baja pegas karbon tinggi), meskipun batas kimia dan persyaratan mekanis yang tepat berbeda menurut standar.

2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan

Tabel berikut merangkum rentang komposisi representatif untuk elemen kunci. Rentang ini bersifat ilustratif, menunjukkan bagaimana kedua kelas dirumuskan; spesifikasi proyek yang sebenarnya harus merujuk pada standar pengendali atau sertifikat uji pabrik untuk batas yang tepat.

Elemen	65Mn (rentang representatif)	SUP9 (rentang representatif)
C (Karbon)	0.62–0.70%	0.60–0.70%
Mn (Mangan)	0.70–1.00%	0.60–1.00%
Si (Silikon)	0.15–0.35%	0.15–0.35%
P (Fosfor)	≤0.035% (maks)	≤0.035% (maks)
S (Belerang)	≤0.035% (maks)	≤0.035% (maks)
Cr (Krom)	biasanya jejak/tidak ada (≤0.25% jika ada)	biasanya jejak/tidak ada
Ni (Nikel)	biasanya tidak signifikan	biasanya tidak signifikan
Mo (Molybdenum)	biasanya tidak signifikan	biasanya tidak signifikan
V, Nb, Ti, B, N	biasanya tidak ditambahkan secara sengaja; jejak mikro paduan jarang	mungkin memiliki kontrol kotoran yang lebih ketat; penambahan mikro paduan tidak umum

Catatan: - Kedua kelas pada dasarnya adalah baja karbon tinggi di mana karbon dan mangan adalah elemen paduan utama untuk kekuatan dan kemampuan pengerasan. - Kimia SUP9 dan 65Mn sangat tumpang tindih; perbedaan sering kali terletak pada batas atas/bawah yang diizinkan, kontrol kotoran (P, S), dan kadang-kadang dalam toleransi silikon atau mangan. - Tidak ada kelas yang merupakan baja alat stainless atau paduan — ketahanan korosi minimal tanpa pelapisan pelindung.

Bagaimana paduan mempengaruhi kinerja: - Karbon: meningkatkan kemampuan pengerasan dan kekuatan maksimum yang dapat dicapai tetapi mengurangi kemampuan pengelasan dan keuletan pada persentase yang lebih tinggi. - Mangan: meningkatkan kemampuan pengerasan dan kekuatan tarik, serta mengurangi kerapuhan akibat belerang; juga mendukung perilaku tempering. - Silikon: penambahan kecil meningkatkan kekuatan dan elastisitas pegas; Si yang berlebihan mengurangi keuletan dan dapat mempengaruhi hasil permukaan. - Paduan jejak atau kotoran (P, S) terutama mempengaruhi ketangguhan dan kemampuan mesin; kontrol yang lebih ketat meningkatkan umur lelah dan konsistensi.

3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas

Mikrostruktur dan respons yang khas:

• Dalam kondisi digulung / dinormalisasi:
• Kedua baja dalam kondisi dinormalisasi biasanya menunjukkan mikrostruktur ferrit–pearlit. Normalisasi memperhalus ukuran butir dan meningkatkan kemampuan mesin serta ketangguhan sebelum perlakuan panas akhir.
• Dikuatkan (dari suhu austenitisasi) dan dipanaskan:
• Setelah dikuatkan, karbon tinggi mendorong transformasi martensitik. Perlakuan panas mengurangi kekerasan dan meningkatkan ketangguhan untuk memenuhi parameter pegas spesifik aplikasi.
• Rute pemrosesan yang khas: austenit → quench minyak atau air (tergantung pada ukuran bagian dan kemampuan pengerasan yang diperlukan) → temper untuk kekerasan atau sifat tarik target.
• Pemrosesan termo-mekanis:
• Pemrosesan dengan penggulungan terkontrol atau pendinginan terkontrol dapat memperhalus mikrostruktur dan meningkatkan ketangguhan untuk komponen kritis. Material yang ditentukan JIS (SUP9) dapat diproduksi dengan kontrol proses yang lebih ketat di beberapa rantai pasokan, menghasilkan kebersihan dan morfologi inklusi yang sedikit lebih baik.

Poin perbandingan: - Kedua kelas membentuk mikrostruktur martensitik yang serupa ketika diproses untuk aplikasi pegas; perbedaan dalam respons terutama ditentukan oleh kandungan karbon dan mangan yang tepat serta kebersihan (kandungan inklusi non-logam). - SUP9, ketika diproduksi sesuai dengan spesifikasi Jepang, mungkin menunjukkan mikrostruktur yang sedikit lebih konsisten di seluruh batch karena kontrol proses dan kualitas yang lebih ketat di banyak pemasok.

4. Sifat Mekanis

Sifat mekanis sangat bergantung pada perlakuan panas (media quench, suhu austenitisasi, suhu/waktu tempering) dan ukuran bagian. Tabel di bawah ini memberikan rentang pasca-quench-dan-tempering yang tipikal digunakan untuk panduan desain; ini hanya bersifat ilustratif.

Sifat (tipikal, dikuatkan & dipanaskan)	65Mn (representatif)	SUP9 (representatif)
Kekuatan tarik (UTS)	~800–1400 MPa (tergantung pada temper)	~800–1400 MPa (rentang serupa)
Kekuatan luluh	~600–1100 MPa (tergantung pada temper)	~600–1100 MPa
Peregangan (A%)	6–15% (temper bervariasi)	6–15%
Ketangguhan impak (Charpy, sesuai spesifikasi)	Sedang; meningkat dengan tempering yang lebih tinggi	Sebanding; sering kali sedikit lebih konsisten jika kebersihan material terjaga
Kekerasan (HRC / HB)	HRC ~40–60 (atau HB 300–650) tergantung pada temper	Rentang serupa; target dikontrol sesuai spesifikasi

Interpretasi: - Kedua kelas mencapai kekuatan maksimum dan nilai kekerasan yang sebanding ketika dikenakan perlakuan panas yang setara karena kimia mereka serupa. - Perbedaan komposisi dan produksi kecil dapat diterjemahkan menjadi perbedaan dalam reproduktifitas sifat, umur lelah, dan ketangguhan pada kekerasan tertentu. Untuk pegas yang kritis terhadap kelelahan atau keselamatan, kontrol yang lebih ketat yang biasanya terkait dengan sertifikasi pabrik SUP9 mungkin diinginkan. - Keuletan dan ketangguhan impak sangat ditentukan oleh praktik tempering; temper yang lebih tinggi menurunkan kekerasan tetapi meningkatkan ketangguhan.

5. Kemampuan Pengelasan

Kemampuan pengelasan baja pegas karbon tinggi terbatas oleh kandungan karbon dan kemampuan pengerasan. Pertimbangan kunci: - Karbon yang lebih tinggi meningkatkan risiko pembentukan martensit yang keras dan rapuh di zona yang terpengaruh panas (HAZ) dan meningkatkan kerentanan terhadap retak dingin. - Mangan dan elemen paduan lainnya mempengaruhi kemampuan pengerasan dan perilaku HAZ.

Indeks empiris yang berguna (tidak ada penggantian numerik di sini — interpretasikan secara kualitatif): - Karbon Setara (bentuk IIW): $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - $CE_{IIW}$ yang lebih tinggi menunjukkan risiko lebih besar dari pengerasan dan retak HAZ pengelasan; kedua kelas biasanya menghasilkan nilai CE yang relatif tinggi karena kandungan karbon mereka. - Pcm (parameter kemampuan pengelasan untuk baja): $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$ - $P_{cm}$ yang lebih tinggi menunjukkan lebih banyak persyaratan perlakuan pra- dan pasca-pengelasan.

Panduan praktis: - Perlakuan panas pra-pemanasan dan pasca-pengelasan (PWHT) biasanya diperlukan untuk pengelasan kelas ini untuk menghindari retak. - Untuk komponen kritis, menghindari pengelasan sama sekali (atau menggunakan sambungan mekanis) sering kali dianjurkan. - Baik 65Mn maupun SUP9 memiliki kemampuan pengelasan yang terbatas; SUP9 mungkin memiliki kemampuan pengelasan yang sedikit lebih baik atau lebih dapat diprediksi jika pemasok menyediakan material dengan sulfur rendah, fosfor rendah, dan kontrol Mn/Si yang konsisten.

6. Korosi dan Perlindungan Permukaan

• Baik 65Mn maupun SUP9 bukanlah baja tahan karat; ketahanan korosi minimal dalam kondisi telanjang.
• Tindakan perlindungan yang tipikal:
• Galvanisasi celup panas atau elektroplating untuk bagian di mana perlindungan korosi diperlukan, dengan mengingat bahwa galvanisasi dapat mempengaruhi sifat mekanis dan kinerja kelelahan jika tidak ditentukan dengan benar.
• Cat, pelapisan bubuk, atau pelapisan organik untuk perlindungan lingkungan.
• Fosfatasi dan pelumasan untuk kawat dan pegas untuk mengurangi fretting dan korosi awal.
• PREN (Angka Setara Ketahanan Pitting) tidak berlaku untuk baja non-tahan karat ini. Jika ketahanan korosi setara stainless diperlukan, tentukan kelas stainless yang sesuai dan gunakan: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$

7. Fabrikasi, Kemampuan Mesin, dan Kemampuan Pembentukan

• Kemampuan mesin:
• Baja pegas karbon tinggi lebih sulit untuk diproses dalam keadaan tidak dipanaskan atau dikuatkan. Pemrosesan terbaik dilakukan dalam kondisi annealed (atau dinormalisasi).
• Umur alat dipengaruhi oleh kandungan karbon dan morfologi inklusi; baja yang lebih bersih (sering kali terkait dengan peleburan SUP9 premium) dapat menawarkan kemampuan mesin dan hasil permukaan yang sedikit lebih baik.
• Pembentukan dingin dan pembengkokan:
• Untuk operasi pembentukan, lakukan pembentukan dingin dalam kondisi lunak-annealed jika memungkinkan. Prediksi spring-back diperlukan karena kekuatan luluh yang tinggi dalam keadaan akhir yang dipanaskan.
• Pertimbangan perlakuan panas:
• Kontrol dimensi melalui quenching dan tempering membutuhkan jig/fixture untuk geometri yang kompleks. Pemasok SUP9 mungkin menyediakan pita sifat yang lebih sempit yang mengurangi pekerjaan ulang.
• Hasil permukaan:
• De-karbonisasi, skala, dan kondisi permukaan kasar dapat mempengaruhi umur lelah. Tentukan kondisi permukaan dalam pengadaan (misalnya, dipickel, ditarik cerah, dipickel-dan-dilumasi).

8. Aplikasi Tipikal

65Mn (penggunaan umum)	SUP9 (penggunaan umum)
Pegas suspensi otomotif, pegas daun, dan pegas koil kecil	Pegas koil presisi dan komponen suspensi di mana kontrol spesifikasi yang lebih ketat diperlukan
Kawat berkekuatan tinggi dan alternatif kawat musik	Pegas kelelahan siklus tinggi untuk OEM Jepang dan rakitan presisi
Pegas pertanian dan industri	Suku cadang pengganti untuk peralatan spesifikasi JIS dan suku cadang ekspor yang memerlukan sertifikasi JIS
Klip, pin, dan komponen kecil yang rentan aus setelah perlakuan panas yang sesuai	Bentuk kawat presisi dan komponen kecil dengan jejak kualitas yang ketat

Alasan pemilihan: - Pilih berdasarkan tingkat beban, siklus kelelahan yang diharapkan, dan apakah rantai manufaktur memerlukan jejak JIS (SUP9) atau GB (65Mn). - Untuk aplikasi domestik dengan volume tinggi dan sensitif terhadap harga, 65Mn adalah pilihan umum. - Untuk aplikasi yang menuntut kontrol yang lebih ketat terhadap sifat mekanis dan reproduktifitas antar batch (atau di mana dokumentasi JIS diperlukan), SUP9 sering kali lebih disukai.

9. Biaya dan Ketersediaan

• Biaya:
• 65Mn diproduksi secara luas di Tiongkok dan sering tersedia dengan harga kompetitif di pasar domestik dan regional.
• SUP9, sebagai penunjukan JIS, dapat memerintahkan harga premium di pasar di mana sertifikasi JIS dan jejak pemasok diperlukan; biaya impor dapat meningkatkan harga yang diterima.
• Ketersediaan berdasarkan bentuk produk:
• Bentuk batang, kawat, dan kawat pegas umumnya tersedia untuk kedua kelas, tetapi bentuk, keadaan anneal, dan opsi sertifikasi berbeda menurut pabrik.
• Waktu pengiriman dan jumlah pesanan minimum bervariasi; perencanaan inventaris lokal harus mempertimbangkan sertifikasi yang diperlukan (MTC), nomor panas, dan pengujian.

10. Ringkasan dan Rekomendasi

Tabel ringkasan (kualitatif):

Kriteria	65Mn	SUP9
Kemampuan pengelasan	Terbatas (karbon tinggi)	Terbatas (karbon tinggi); serupa tetapi mungkin lebih baik dalam prediktabilitas dengan kimia yang terkontrol
Seimbang Kekuatan–Ketangguhan	Kekuatan tinggi setelah HT; ketangguhan tergantung pada temper	Kekuatan sebanding; sering kali ketangguhan sedikit lebih konsisten untuk pemasok spesifikasi ketat
Biaya	Biasanya lebih rendah di daerah dengan pasokan GB yang kuat	Biasanya lebih tinggi di mana jejak JIS atau impor diperlukan

Rekomendasi akhir: - Pilih 65Mn jika: - Anda membutuhkan baja pegas karbon tinggi yang hemat biaya dan umum tersedia untuk pegas, klip, dan komponen tujuan umum di mana spesifikasi GB/T dapat diterima. - Aplikasi dapat mentolerir beberapa variabilitas dalam ketangguhan dan pasokan bersifat lokal dengan praktik perlakuan panas yang diketahui.

• Pilih SUP9 jika:
• Anda memerlukan jejak standar JIS, kontrol kimia dan cetakan yang lebih ketat, atau sifat batch-ke-batch yang lebih konsisten untuk pegas kelelahan siklus tinggi dan komponen presisi.
• Proyek atau kontrak OEM menentukan penunjukan material JIS atau ketika kontrol dan dokumentasi pabrik/proses yang lebih baik penting meskipun dengan biaya yang sedikit lebih tinggi.

Catatan penutup: 65Mn dan SUP9 termasuk dalam keluarga baja pegas karbon tinggi yang sama dan sering diperlakukan sebagai referensi silang untuk desain dan pengadaan. Perbedaan praktis jarang terjadi dalam metalurgi dasar tetapi dalam batas spesifikasi, kontrol kotoran, dan sistem kualitas pemasok. Untuk aplikasi kritis, minta sertifikat uji pabrik, tentukan parameter perlakuan panas, dan pertimbangkan audit atau pengujian pemasok (kelelahan, impak) untuk memvalidasi material yang dipilih untuk layanan yang dimaksudkan.