A283C vs A36 – Komposisi, Perlakuan Panas, Properti, dan Aplikasi
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Pendahuluan
ASTM A283 Grade C dan ASTM A36 adalah dua baja karbon yang umum ditentukan untuk aplikasi struktural dan penutup tekanan. Insinyur, spesialis pengadaan, dan pembuat sering mempertimbangkan trade-off antara biaya, kekuatan, kemampuan pengelasan, dan ketangguhan saat memilih di antara keduanya. Konteks keputusan yang umum termasuk apakah kekuatan hasil minimum atau ketersediaan bentuk pelat yang menjadi prioritas, apakah ketangguhan pasca-las diperlukan untuk layanan suhu rendah, dan apakah pembentukan atau pemesinan hilir akan luas.
Perbedaan operasional utama antara kedua grade adalah bahwa A283 Grade C ditentukan untuk memberikan karakteristik kekuatan minimum yang lebih tinggi dalam bentuk pelat dibandingkan dengan A36 dalam banyak ketebalan dan kondisi temper. Karena keduanya adalah baja struktural karbon biasa, mereka sering dibandingkan untuk peran yang serupa (kerangka bangunan, bagian tekanan, fabrikasi umum), tetapi batasan komposisi, minimum mekanis yang ditentukan, dan penggunaan yang dimaksud cukup berbeda untuk mempengaruhi pilihan desain.
1. Standar dan Penunjukan
- ASTM/ASME:
- A36 — "Spesifikasi Standar untuk Baja Struktural Karbon" (lembaran/pelat/bentuk struktural).
- A283 — "Spesifikasi Standar untuk Pelat Baja Karbon dengan Kekuatan Tarik Rendah dan Menengah" dengan Grade A, B, C (Grade C adalah kekuatan tertinggi di antara ketiga).
- EN/JIS/GB:
- Ada padanan dalam standar Eropa/Jepang/Cina (misalnya, keluarga S235/S275, JIS SS400, seri GB Q235 / Q345) tetapi kesetaraan langsung harus dinilai berdasarkan komposisi dan persyaratan mekanis daripada hanya nama.
- Klasifikasi jenis baja:
- Keduanya A36 dan A283C adalah baja karbon biasa (baja struktural non-aloy). Mereka bukan HSLA berdasarkan definisi ketat, juga bukan baja tahan karat atau baja alat.
2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan
Tabel: Deskriptor komposisi tipikal untuk A283C dan A36 (wt%, rentang kualitatif). Untuk batas numerik yang tepat, konsultasikan spesifikasi ASTM A36 dan ASTM A283 yang berlaku untuk bentuk produk dan ketebalan yang sesuai.
| Elemen | A36 (tipikal/spes/min–maks deskriptor) | A283 Grade C (tipikal/spes/min–maks deskriptor) |
|---|---|---|
| C (Karbon) | Baja karbon rendah; umumnya ≤ ~0.25–0.26 (mengontrol kekuatan dan kemampuan pengelasan) | C yang diizinkan sedikit lebih tinggi daripada A36 dalam beberapa spesifikasi; berkontribusi pada kekuatan minimum yang lebih tinggi |
| Mn (Mangan) | Sedang (penguatan, deoksidasi) — umumnya ~0.8–1.2 | Batas atas sedang hingga sedikit lebih tinggi dalam beberapa spesifikasi A283C untuk mencapai kekuatan tarik/hasil yang lebih tinggi |
| Si (Silikon) | Rendah hingga sedang (deoksidator) | Rendah hingga sedang |
| P (Fosfor) | Impuritas yang terkontrol (ppms rendah) | Terkontrol; batas rendah yang serupa |
| S (Belerang) | Impuritas yang terkontrol (ppms rendah) | Terkontrol; batas rendah yang serupa |
| Cr, Ni, Mo, V, Nb, Ti | Tidak sengaja dipaduan dalam jumlah signifikan untuk grade standar; jejak mungkin ada | Serupa; bukan baja paduan tetapi paduan mikro jejak mungkin muncul dalam beberapa pemanasan pabrik |
| B, N | Tingkat jejak atau terkontrol | Tingkat jejak atau terkontrol |
Bagaimana paduan mempengaruhi kinerja: - Karbon dan mangan adalah elemen utama yang mempengaruhi kekuatan; peningkatan moderat dalam elemen ini meningkatkan kekuatan hasil dan tarik tetapi dapat mengurangi kemampuan pengelasan dan ketangguhan jika berlebihan. - Silikon dan mangan berfungsi sebagai deoksidator dan membantu membentuk mikrostruktur ferrit–pearlit yang halus. - Paduan mikro (Nb, V, Ti) bukanlah fitur yang ditentukan dari kimia A36/A283 standar tetapi jika ada pada tingkat rendah dapat memperhalus ukuran butir dan meningkatkan hasil melalui penguatan presipitasi tanpa mengorbankan kemampuan pengelasan.
3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas
- Mikrostruktur tipikal untuk kedua grade dalam pelat yang digulung: ferrit dan pearlit. Keseimbangan ferrit/pearlit yang tepat dan ukuran butir tergantung pada laju pendinginan, komposisi, dan praktik penggulungan.
- A36: Diproduksi terutama untuk memberikan struktur ferrit–pearlit yang ulet. Ini tidak dikeraskan dengan perlakuan panas standar — sifat mekanis dicapai melalui penggulungan dan pendinginan yang terkontrol.
- A283C: Juga diproduksi dalam kondisi ferrit–pearlit tetapi pabrik dapat mengontrol komposisi dan penggulungan untuk meningkatkan hasil/tarik minimum melalui karbon/mangan yang sedikit lebih tinggi atau penggulungan termomekanis yang terkontrol. Ini bukan baja yang dikeraskan dan ditempa berdasarkan spesifikasi.
- Respons perlakuan panas:
- Normalisasi dapat memperhalus butir dan sedikit meningkatkan kekuatan dan ketangguhan untuk keduanya, tetapi tidak ada grade yang biasanya disuplai dalam keadaan dikeraskan dan ditempa.
- Pendinginan dan penempaan secara teknis mungkin untuk baja karbon biasa tetapi bukan praktik komersial yang umum untuk A36/A283; mikrostruktur setelah Q&T akan menjadi martensitik/martensit yang ditempa, secara dramatis meningkatkan kekuatan dengan mengorbankan kemampuan bentuk dan kemampuan pengelasan.
- Pengolahan termomekanis yang terkontrol (TMCP) ketika diterapkan di pabrik dapat memberikan ukuran butir yang lebih halus dan keseimbangan hasil–ketangguhan yang lebih baik tanpa mengubah kimia nominal.
4. Sifat Mekanis
Tabel: Deskriptor sifat mekanis komparatif (konsultasikan dokumen ASTM saat ini dan laporan uji pabrik untuk nilai yang dapat disertifikasi).
| Sifat | A36 (tipikal) | A283 Grade C (tipikal) |
|---|---|---|
| Kekuatan Hasil Minimum (MPa / ksi) | Biasanya ditentukan sebagai 36 ksi (≈250 MPa) untuk ketebalan umum | Kekuatan hasil minimum yang ditentukan umumnya lebih tinggi daripada A36 untuk rentang ketebalan yang sebanding (Grade C adalah grade A283 dengan kekuatan lebih tinggi) |
| Kekuatan Tarik (MPa / ksi) | Rentang umum: sedang (sering dilaporkan sekitar 400–550 MPa / 58–80 ksi tergantung pada ketebalan) | Serupa atau sedikit lebih tinggi daripada A36; kekuatan tarik maksimum sebanding tetapi minimum mungkin lebih ketat |
| Peregangan | Daya ulet yang baik untuk pembentukan struktural | Daya ulet yang sebanding tetapi bisa lebih rendah jika kimia/pemrosesan menekankan hasil yang lebih tinggi |
| Ketangguhan Impak | Memadai pada suhu ambien; dapat bervariasi dengan ketebalan dan perlakuan panas | Sering kali serupa pada suhu ambien tetapi praktik pabrik dan ketebalan dapat mempengaruhi ketangguhan suhu rendah |
| Kekerasan | Rendah hingga sedang (tipikal untuk baja lunak) | Serupa dengan A36 dalam kondisi digulung; kekerasan meningkat jika kekuatan lebih tinggi ditentukan atau jika diproses setelahnya |
Interpretasi: - A283C biasanya ditentukan ketika kekuatan hasil minimum yang lebih tinggi (dan kadang-kadang tarik) diinginkan tanpa beralih ke grade paduan atau HSLA. - A36 adalah baja struktural serbaguna yang banyak digunakan dengan perilaku pembentukan dan pengelasan yang sudah terbukti serta kekuatan hasil minimum yang dikenal sebesar 36 ksi. - Ketangguhan dan peregangan sangat bergantung pada ketebalan, jalur pemrosesan, dan persyaratan impak yang ditentukan; salah satu grade dapat dipesan dengan pengujian impak atau batas ketangguhan notch jika diperlukan.
5. Kemampuan Pengelasan
Kemampuan pengelasan baja karbon terutama dipengaruhi oleh kandungan karbon, kesetaraan pengerasan, dan keberadaan elemen paduan. Dua indeks yang umum digunakan adalah kesetaraan karbon IIW dan Pcm yang lebih konservatif.
Contoh indeks: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$
$$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$
Interpretasi kualitatif: - A36 biasanya memiliki kesetaraan karbon yang rendah dan dianggap mudah dilas dengan logam pengisi dan praktik umum, hanya memerlukan pemanasan awal standar untuk bagian yang lebih tebal atau las yang tertekan. - A283C, karena kekuatan yang ditentukan sedikit lebih tinggi, mungkin memiliki batas karbon dan mangan yang sedikit lebih tinggi; ini dapat meningkatkan kemampuan pengerasan dan meningkatkan potensi untuk retak dingin yang dibantu hidrogen di zona terpengaruh panas las, terutama pada sambungan yang tertekan atau pada suhu ambien yang rendah. - Nasihat praktis: Saat mengelas A283C, ikuti praktik yang baik (permukaan bersih, bahan habis pakai yang terkontrol hidrogen, suhu pemanasan awal/interpass yang sesuai, perlakuan panas pasca-las jika ditentukan). Untuk las yang kritis, hitung $CE_{IIW}$ atau $P_{cm}$ dari kimia sertifikat pabrik yang sebenarnya untuk menentukan pemanasan awal dan pemilihan pengisi.
6. Korosi dan Perlindungan Permukaan
- Baik A36 maupun A283C bukanlah baja tahan karat; ketahanan korosi adalah seperti baja karbon biasa.
- Strategi perlindungan standar:
- Galvanisasi celup panas untuk ketahanan korosi atmosfer.
- Persiapan permukaan diikuti oleh primer dan lapisan atas (epoksi, poliuretan) untuk sistem cat.
- Pelapisan atau lining untuk lingkungan yang agresif.
- PREN (angka kesetaraan ketahanan pitting) berlaku untuk paduan tahan karat dan dihitung sebagai: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
- PREN tidak berlaku untuk A36 atau A283C karena mereka bukan baja tahan karat.
- Panduan pemilihan: Jika ketahanan korosi adalah pendorong desain, tentukan paduan tahan korosi atau sistem perlindungan daripada mengandalkan baja karbon grade dasar.
7. Fabrikasi, Kemampuan Mesin, dan Kemampuan Bentuk
- Pemotongan: Kedua grade dapat diproses dan dipotong dengan mudah; pemotongan oksigen-bahan bakar, plasma, dan laser adalah umum. A283C yang lebih kuat mungkin memerlukan parameter pemotongan yang sedikit disesuaikan.
- Pembengkokan dan pembentukan: A36 menawarkan kemampuan bentuk yang dapat diprediksi untuk pembengkokan dan penggulungan struktural. A283C dapat dibentuk dengan cara yang sama tetapi mungkin memerlukan jari-jari bengkok yang lebih besar atau energi pembentukan tambahan jika hasilnya lebih tinggi.
- Kemampuan mesin: Keduanya dapat diproses menggunakan alat konvensional; kemampuan mesin sedikit menurun seiring dengan peningkatan kekuatan dan karbon.
- Penyelesaian permukaan: Keduanya merespons dengan baik terhadap penggilingan, peledakan, dan persiapan pelapisan yang digunakan untuk komponen struktural.
8. Aplikasi Tipikal
Tabel: Penggunaan umum berdasarkan grade dan rasional.
| A36 — Penggunaan Tipikal | A283 Grade C — Penggunaan Tipikal |
|---|---|
| Bentuk struktural (I-beams, saluran) untuk bangunan dan jembatan; fabrikasi umum di mana hasil 36 ksi cukup | Aplikasi pelat di mana kekuatan hasil minimum yang lebih tinggi diperlukan tanpa beralih ke baja paduan/HSLA; pelat yang lebih berat untuk tangki, kontainer las, dan bejana tekanan menengah |
| Piring dasar, braket, dan pelat serbaguna | Pelat penahan tekanan atau pelat penopang beban di mana kekuatan minimum yang lebih tinggi yang dijamin membantu margin desain |
| Kerangka yang dibuat, penyangga, dan penutup tekanan non-kritis | Situasi di mana pengadaan lebih memilih pelat dengan minimum yang dijamin lebih tinggi tetapi praktik fabrikasi serupa dengan A36 |
Rasional pemilihan: - Pilih A36 ketika efisiensi biaya, kemampuan pengelasan yang terbukti, dan ketersediaan luas dalam bentuk struktural adalah prioritas. - Pilih A283C ketika desain memerlukan kekuatan hasil/tarik minimum yang lebih tinggi yang dijamin dari pemasok pelat tanpa beralih ke baja paduan atau ketika kode menerima A283C sebagai bahan yang ditentukan untuk aplikasi tersebut.
9. Biaya dan Ketersediaan
- A36 sangat umum dan biasanya tersedia dalam banyak bentuk produk, ketebalan, dan rantai pasokan; ini sering menjadikannya pilihan paling ekonomis untuk kebutuhan struktural umum.
- A283C tersedia secara luas sebagai pelat tetapi mungkin sedikit lebih mahal per ton karena jaminan kekuatan yang lebih ketat atau pemrosesan pabrik; ketersediaan tergantung pada lini produk pabrik lokal dan inventaris.
- Kedua grade ditawarkan dalam ketebalan pelat yang umum; ketebalan khusus, pengujian pabrik yang bersertifikat, atau persyaratan pengujian mekanis/impak tambahan akan meningkatkan waktu tunggu dan biaya.
10. Ringkasan dan Rekomendasi
Tabel: Perbandingan cepat.
| Kriteria | A36 | A283 Grade C |
|---|---|---|
| Kemampuan Pengelasan | Sangat baik (CE rendah) | Sangat baik hingga baik; CE sedikit lebih tinggi mungkin — periksa sertifikat pabrik |
| Keseimbangan Kekuatan–Ketangguhan | Keseimbangan struktural standar; baseline hasil 36 ksi | Hasil yang dijamin lebih tinggi untuk Grade C; ketangguhan tergantung pada pemrosesan |
| Biaya | Umumnya lebih rendah, tersedia luas | Sedikit lebih tinggi; tergantung pada ketersediaan pabrik dan ketebalan |
Rekomendasi penutup: - Pilih A36 jika Anda membutuhkan baja struktural yang tersedia secara luas, ekonomis dengan kemampuan pengelasan dan pembentukan yang dipahami dengan baik untuk konstruksi dan fabrikasi umum. - Pilih A283 Grade C jika desain memerlukan kekuatan hasil/tarik minimum yang lebih tinggi yang dijamin dari stok pelat sambil tetap berada dalam keluarga baja karbon biasa dan menjaga metode fabrikasi serupa dengan A36.
Langkah praktis selanjutnya untuk pengadaan dan desain: - Minta sertifikat uji pabrik (kimia dan mekanis) untuk pemanasan dan ketebalan pelat yang sebenarnya Anda maksudkan untuk digunakan. - Hitung kesetaraan karbon (misalnya menggunakan $CE_{IIW}$ atau $P_{cm}$ di atas) dari kimia yang disuplai untuk menentukan pemanasan awal/perlakuan pasca-las dan pemilihan logam pengisi. - Tentukan setiap pengujian impak yang diperlukan atau kriteria ketangguhan tambahan jika layanan melibatkan suhu rendah, beban siklik, atau penahanan yang kritis terhadap keselamatan.