A283C vs A36 – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi

Pengenalan

ASTM A283 Grade C dan ASTM A36 adalah dua baja struktural karbon rendah yang paling umum ditentukan dalam konstruksi, rangka mesin, bagian tekanan dalam aplikasi stres rendah, dan fabrikasi umum. Insinyur, manajer pengadaan, dan perencana manufaktur sering menghadapi dilema pemilihan saat memilih di antara keduanya: memprioritaskan biaya dan ketersediaan yang luas, atau memprioritaskan kekuatan yang sedikit lebih tinggi dan kontrol kimia yang lebih ketat. Konteks keputusan yang khas termasuk menyeimbangkan kemampuan pengelasan dan kemampuan pembentukan terhadap kekuatan hasil yang diperlukan, dan memilih antara bentuk stok atau kelas pelat untuk anggota struktural, tangki, dan fabrikasi yang dilas.

Perbedaan utama antara kedua baja ini adalah envelope spesifikasi yang dimaksudkan: A36 adalah baja struktural yang banyak digunakan dengan kekuatan hasil minimum yang dikenal dengan baik (umumnya 36 ksi / 250 MPa) dan ketersediaan yang luas, sementara A283 Grade C adalah kelas pelat struktural karbon rendah, paduan rendah dengan komposisi dan persyaratan kekuatan yang diarahkan pada pelat yang lebih berat dan standar fabrikasi tertentu. Karena keduanya adalah baja struktural karbon rendah, mereka sering dibandingkan ketika desainer harus mencocokkan ketersediaan, biaya, dan persyaratan mekanis.

1. Standar dan Penunjukan

• ASTM/ASME:
• ASTM A36/A36M — Baja struktural karbon.
• ASTM A283 (Kelas A, B, C) — Pelat baja karbon dengan kekuatan rendah dan menengah untuk bejana tekan dan aplikasi struktural umum; Kelas C adalah kekuatan tertinggi dari seri A283.
• EN (Eropa): Seri EN 10025 (misalnya, S235, S275) adalah ekuivalen yang dapat dibandingkan dalam beberapa aplikasi; pertukaran langsung memerlukan verifikasi yang cermat.
• JIS (Jepang): JIS G3101 (SS400) sering digunakan sebagai ekuivalen regional untuk bagian struktural yang lebih ringan.
• GB (Cina): GB/T 700 (Q235) biasanya dibandingkan dengan A36 untuk aplikasi struktural.
• Klasifikasi: Baik A36 maupun A283C adalah baja struktural karbon polos/paduan rendah (bukan stainless, bukan baja alat, bukan HSLA dalam pengertian modern baja paduan rendah berkekuatan tinggi).

2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan

Tabel: Elemen dan rentang yang ditentukan secara khas (perkiraan; konsultasikan standar ASTM untuk batasan yang tepat dan toleransi yang bergantung pada ketebalan).

Elemen	A36 (batas spesifikasi tipikal)	A283 Grade C (batas spesifikasi tipikal)
C (Karbon)	≤ ~0.26 wt% (maks)	≤ ~0.26 wt% (maks), kontrol tergantung kelas
Mn (Mangan)	~0.60–1.20 wt% (maks biasanya ~1.20)	Biasanya batas atas lebih tinggi daripada A36 (hingga ~1.35 wt%)
Si (Silikon)	≤ ~0.40 wt%	Biasanya ≤ ~0.15–0.30 wt%
P (Fosfor)	≤ 0.04 wt%	≤ 0.035 wt% (kontrol ketat untuk kualitas pelat)
S (Belerang)	≤ 0.05 wt%	≤ 0.035 wt%
Cr, Ni, Mo, V, Nb, Ti, B, N	Biasanya ≤ jumlah jejak; tidak sengaja dipaduan	Biasanya tidak sengaja dipaduan; jumlah jejak mungkin ada

Catatan: - Tabel memberikan rentang tipikal yang digunakan dalam praktik komersial. Batasan yang tepat bervariasi dengan ketebalan, stamping, panas, dan spesifikasi pembelian tertentu; selalu rujuk spesifikasi ASTM yang mengatur untuk kriteria penerimaan material kontraktual. - A283 Grade C cenderung diproduksi sebagai material pelat dengan kriteria penerimaan kimia dan mekanis yang lebih ketat dibandingkan dengan bentuk A36 generik, itulah sebabnya batas mangan dan kontrol komposisi keseluruhan dapat berbeda. - Strategi paduan untuk kedua kelas adalah minimal: karbon rendah dan mangan sedang digunakan untuk mendapatkan kekuatan yang memadai sambil menjaga kemampuan pengelasan dan kemampuan pembentukan tetap tinggi. Penambahan Cr, Ni, Mo, V, Nb, atau Ti yang disengaja tidak umum dalam kelas ini.

Bagaimana paduan mempengaruhi sifat: - Karbon meningkatkan kekuatan dan kekerasan tetapi mengurangi kemampuan pengelasan dan ketangguhan. - Mangan berkontribusi pada deoksidasi dan kekuatan tarik; Mn yang lebih tinggi sedikit meningkatkan kemampuan pengerasan. - Silikon adalah deoksidizer dan dapat sedikit meningkatkan kekuatan. - Belerang dan fosfor dikontrol dengan ketat karena mereka membuat rapuh dan mengurangi ketangguhan, terutama pada bagian yang lebih tebal.

3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas

• Mikrostruktur tipikal: Baik A36 maupun A283C diproduksi untuk menghasilkan mikrostruktur ferrit-pearlit dalam kondisi yang digulung atau dinormalisasi. Mikrostruktur didominasi oleh ferrit poligonal dan pearlit intergranular/lamelar; fraksi yang tepat bervariasi dengan kandungan karbon dan laju pendinginan.
• Pelat yang digulung: pendinginan yang lebih lambat dan karbon yang lebih rendah mendukung ferrit dan pearlit kasar dengan ketangguhan yang baik.
• Normalisasi: memperhalus ukuran butir dan dapat meningkatkan ketangguhan pada bagian yang lebih tebal; lebih sering diterapkan pada pelat di mana sifat mekanis yang seragam diperlukan.
• Quench & temper: tidak umum untuk kelas ini—jika kekuatan yang lebih tinggi diperlukan, baja lain seperti kelas yang dikuench & temper atau baja HSLA modern dipilih.
• Proses termo-mekanis: pabrik modern dapat menerapkan penggulungan terkontrol untuk meningkatkan kekuatan dan ketangguhan tanpa mengubah kimia; namun, A36 dan A283C secara historis diproduksi dengan penggulungan konvensional dan pendinginan terkontrol daripada rute TMCP yang agresif.

4. Sifat Mekanis

Tabel: Pembanding sifat mekanis tipikal (perkiraan; konsultasikan standar untuk minimum yang dijamin dan ketergantungan ketebalan).

Sifat	A36 (tipikal)	A283 Grade C (tipikal)
Kekuatan Hasil	~250 MPa (36 ksi) minimum	Biasanya dalam kisaran yang sama; Kelas C ditentukan untuk minimum yang lebih tinggi dalam keluarganya (sering ~230–280 MPa tergantung pada spesifikasi dan ketebalan)
Kekuatan Tarik	~400–550 MPa (58–80 ksi) rentang	Sebanding dengan A36; sedikit bervariasi berdasarkan panas dan ketebalan pelat
Peregangan (dalam 200 mm atau 50 mm)	~20% (tergantung pada ketebalan)	Sebanding; kadang sedikit lebih rendah jika kekuatan yang lebih tinggi ditentukan
Ketangguhan Impak (Charpy V‑notch)	Tidak dijamin secara rutin kecuali ditentukan; baik pada suhu ambien	Dapat ditentukan untuk A283C ketika ketangguhan suhu rendah diperlukan
Kekerasan	Biasanya di bawah 200 HB tergantung pada ketebalan	Rentang serupa; tergantung pada pemrosesan pabrik

Interpretasi: - Tidak ada kelas yang merupakan paduan berkekuatan tinggi; keduanya adalah baja berkekuatan menengah dan ulet yang ditujukan untuk aplikasi struktural yang dilas. - A36 sering ditentukan untuk bentuk struktural standar dengan kekuatan hasil yang dijamin 36 ksi (250 MPa). A283C adalah kelas berkekuatan lebih tinggi dalam keluarga pelat A283 dan dapat ditentukan ketika kriteria penerimaan pelat atau sifat mekanis perlu dikontrol lebih ketat. - Ketangguhan sebagian besar ditentukan oleh pemrosesan dan ketebalan; untuk layanan suhu rendah atau beban dinamis kritis, tentukan pengujian impak dan pertimbangkan baja dengan grafik ketangguhan yang ditingkatkan.

5. Kemampuan Pengelasan

Kemampuan pengelasan terutama merupakan fungsi dari kandungan karbon, ekuivalen karbon, dan paduan. Untuk penilaian kualitatif, insinyur menggunakan rumus ekuivalen karbon seperti:

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

dan parameter yang lebih rinci yang sering digunakan di Eropa:

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

Interpretasi kualitatif: - Baik A36 maupun A283C adalah baja karbon rendah dengan nilai CE rendah, sehingga umumnya dianggap sangat dapat dilas oleh proses pengelasan fusi standar. - Mangan A283C yang sedikit berbeda dan kontrol komposisi yang lebih ketat dapat sedikit meningkatkan kemampuan pengerasan dibandingkan dengan beberapa panas pabrik A36, tetapi dalam fabrikasi praktis keduanya termasuk baja struktural yang paling mudah untuk dilas. - Untuk pengelasan kritis, keputusan pemanasan awal dan perlakuan panas pasca pengelasan (PWHT) harus didasarkan pada ketebalan, pembatasan sambungan, dan CE aktual atau $P_{cm}$ yang dihitung dari kimia pabrik yang disuplai, bukan hanya nama kelas nominal.

6. Korosi dan Perlindungan Permukaan

• Baik A36 maupun A283C bukanlah stainless; ketahanan korosi di lingkungan atmosfer atau agresif terbatas pada baja karbon polos.
• Perlindungan umum: sistem pengecatan (primer epoksi, lapisan atas poliuretan), galvanisasi celup panas, metalisasi seng, atau pelapisan yang diterapkan secara mekanis.
• Untuk galvanisasi, kedua kelas menerima proses celup panas standar; ketebalan pelat dan kondisi permukaan mempengaruhi kualitas pelapisan.
• Indeks stainless seperti PREN tidak berlaku untuk baja karbon polos ini karena mereka tidak memiliki tingkat kromium, molibdenum, dan nitrogen yang mendefinisikan kinerja korosi stainless.

7. Fabrikasi, Kemampuan Mesin, dan Kemampuan Pembentukan

• Pemotongan: pemotongan oksigen-bahan bakar, plasma, dan laser adalah rutinitas untuk kedua kelas; ketebalan pelat dan kondisi tepi menentukan penyelarasan akhir.
• Kemampuan mesin: baja karbon rendah dapat diproses dengan mudah; kemampuan mesin meningkat dengan sedikit lebih tinggi kandungan belerang (tidak diinginkan untuk ketangguhan). A36 dan A283C memiliki kemampuan mesin yang serupa.
• Kemampuan pembentukan: keduanya sangat cocok untuk pembengkokan, stamping, dan pembentukan pada suhu kamar; pemulihan dan radius bengkok minimum tergantung pada ketebalan dan kekuatan hasil yang tepat.
• Finishing permukaan: keduanya dapat digulung dingin, ditembak, atau dibubut untuk finishing. Pelat A283C biasanya disuplai dalam ukuran yang lebih berat dan mungkin memerlukan peralatan pengereman tekan yang disesuaikan untuk pekerjaan pelat.

8. Aplikasi Tipikal

A36	A283 Grade C
Bentuk baja struktural: balok, saluran, sudut untuk bangunan dan jembatan	Pelat struktural untuk bejana tekan dengan tekanan rendah hingga sedang, tangki, dan fabrikasi yang dilas di mana kriteria penerimaan pelat diperlukan
Fabrikasi umum: rangka, penyangga, dan peralatan non-kritis	Aplikasi pelat berat yang memerlukan konfirmasi sifat mekanis tertentu dan bagian yang lebih tebal
Komponen di mana ketersediaan luas dan kemampuan pengelasan adalah kebutuhan utama	Aplikasi yang menentukan A283 untuk mencocokkan standar pelat kontrak (misalnya, bagian tekanan tertentu, tangki)

Rasional pemilihan: - Pilih A36 untuk penggunaan struktural yang luas di mana bentuk standar dan hasil yang dapat diprediksi adalah pendorong utama dan di mana ketersediaan stok dan efisiensi biaya penting. - Pilih A283C ketika spesifikasi pembeli meminta pelat A283 dengan kriteria penerimaan pelat yang ditentukan, atau ketika fabrikasi pelat dan persyaratan pengujian kontraktual mendukung kelas pelat.

9. Biaya dan Ketersediaan

• A36 adalah salah satu baja struktural yang paling umum di seluruh dunia; biasanya menawarkan kombinasi terbaik dari harga, pasokan stok yang luas dalam bentuk dan pelat, serta sifat mekanis yang dapat diprediksi.
• A283 Grade C tersedia secara luas sebagai pelat struktural dan umumnya dihargai sebanding berdasarkan pelat; namun, pasokannya lebih terkait dengan inventaris pelat dan jalur produksi pabrik.
• Pendorong biaya: ketebalan, ukuran pelat, pemrosesan pabrik, dan finishing permukaan; pengujian khusus (misalnya, pengujian impak, sertifikasi pabrik) meningkatkan biaya pengadaan.

10. Ringkasan dan Rekomendasi

Tabel: Ringkasan perbandingan cepat

Atribut	A36	A283 Grade C
Kemampuan Pengelasan	Bagus (CE rendah)	Bagus (CE rendah; kimia pelat terkontrol)
Keseimbangan Kekuatan – Ketangguhan	Kekuatan hasil struktural standar (36 ksi), ketangguhan yang baik	Kekuatan sebanding; kelas C dalam keluarga A283 sering digunakan untuk pelat dengan sifat yang terkontrol
Biaya & Ketersediaan	Ketersediaan sangat tinggi; sering biaya lebih rendah untuk bentuk	Tersedia luas sebagai pelat; biaya serupa untuk bentuk pelat, mungkin memerlukan dokumen/pengujian yang lebih spesifik

Kesimpulan (panduan praktis): - Pilih A36 jika Anda memerlukan bentuk struktural dan pelat yang tersedia luas dengan hasil standar 36 ksi (250 MPa), kemampuan pengelasan yang sangat baik, opsi rantai pasokan yang luas, dan kompleksitas pengadaan total terendah. - Pilih A283 Grade C jika kontrak atau spesifikasi fabrikasi Anda secara eksplisit meminta pelat A283 (misalnya, pengujian penerimaan pelat tertentu, rentang ketebalan pelat, atau persyaratan pembeli) atau jika Anda memerlukan kimia pelat tertentu dan kontrol mekanis yang terkait dengan keluarga A283.

Catatan akhir: Baik A36 maupun A283C adalah baja struktural karbon rendah yang handal. Untuk aplikasi yang kritis terhadap keselamatan, suhu rendah, atau kelelahan tinggi, minta laporan uji pabrik, hitung ekuivalen karbon ($CE_{IIW}$ atau $P_{cm}$ sesuai kebutuhan), dan tentukan ketangguhan atau perlakuan panas yang diperlukan dalam dokumen pengadaan. Selalu rujuk spesifikasi ASTM/ASME yang mengatur dan sertifikat pabrik untuk mengonfirmasi kriteria penerimaan kimia dan mekanis yang tepat sebelum penerimaan desain atau pengelasan.