A36 vs A992 – Komposisi, Perlakuan Panas, Properti, dan Aplikasi
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Pengenalan
ASTM A36 dan ASTM A992 adalah dua jenis baja struktural yang paling sering ditentukan dalam pembangunan dan fabrikasi berat. Insinyur dan tim pengadaan biasanya mempertimbangkan trade-off antara biaya, kekuatan hasil dan kekuatan tarik, kemampuan pengelasan, dan ketangguhan saat memilih di antara keduanya. Konteks keputusan yang umum termasuk menentukan kolom dan anggota lebar-flange untuk bangunan (di mana kekuatan hasil yang lebih tinggi dan perilaku yang dapat diprediksi diprioritaskan) dibandingkan dengan pelat, sudut, dan elemen struktural umum di mana biaya dan ketersediaan yang luas lebih penting.
Perbedaan praktis utama adalah bahwa A992 adalah kelas baja struktural modern, dengan kekuatan terkontrol, paduan rendah yang dioptimalkan untuk bentuk lebar-flange dan aplikasi hasil tinggi; A36 adalah baja struktural karbon umum yang lebih tua dengan kekuatan hasil minimum yang lebih rendah dan kimia yang lebih sederhana. Karena itu, A992 sering lebih disukai untuk bentuk struktural bangunan sementara A36 tetap banyak digunakan untuk pelat, batang, dan aplikasi struktural umum.
1. Standar dan Penunjukan
- ASTM/ASME:
- A36 — "Spesifikasi Standar untuk Baja Struktural Karbon" (banyak digunakan untuk pelat, bentuk, batang, dan bagian).
- A992 — "Spesifikasi Standar untuk Bentuk Baja Struktural" (secara khusus ditargetkan pada bentuk struktural seperti balok dan kolom lebar-flange).
- EN (Eropa): baja yang setara secara luas termasuk keluarga S275/S355 (tetapi pemetaan langsung satu-ke-satu tidak tepat).
- JIS / GB: standar nasional lainnya mengklasifikasikan baja yang sebanding dalam keluarga struktural karbon ringan atau paduan rendah; kesetaraan langsung harus diperiksa berdasarkan kimia dan persyaratan sifat mekanik.
Klasifikasi: - A36 — baja struktural karbon. - A992 — baja struktural gaya HSLA (paduan rendah, baja struktural dengan kimia terkontrol).
2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan
Tabel: Komposisi kimia tipikal (wt%). Nilai yang ditunjukkan adalah batas representatif atau rentang tipikal yang dirujuk dalam praktik; selalu konfirmasi dengan sertifikat pabrik atau standar pengendali untuk panas/produk tertentu.
| Elemen | A36 (tipikal menurut praktik umum) | A992 (tipikal menurut ASTM A992) |
|---|---|---|
| C (Karbon) | ≤ ~0.25–0.29 (maks) | ≤ ~0.23 (maks) |
| Mn (Mangan) | ~0.8–1.2 | hingga ~1.35 (terkontrol) |
| Si (Silikon) | ≤ ~0.40 | ≤ 0.40 |
| P (Fosfor) | ≤ 0.04 | ≤ 0.035 |
| S (Belerang) | ≤ 0.05 | ≤ 0.040 |
| Cr (Krom) | tidak ditambahkan secara sengaja (jejak) | tidak ditambahkan secara sengaja (jejak) |
| Ni (Nikel) | jejak saja | jejak saja |
| Mo (Molybdenum) | jejak saja | jejak saja |
| V (Vanadium) | jejak / tidak ditentukan | paduan mikro terbatas diperbolehkan (jumlah terkontrol) |
| Nb (Niobium) | jejak / tidak ditentukan | mungkin ada dalam jumlah kecil yang terkontrol |
| Ti (Titanium) | jejak / tidak ditentukan | mungkin ada dalam jumlah kecil yang terkontrol |
| B (Boron) | jejak saja | jejak saja |
| N (Nitrogen) | jejak saja | terkontrol (mempengaruhi efektivitas paduan mikro) |
Bagaimana paduan mempengaruhi perilaku: - Karbon dan mangan terutama menentukan kekuatan dan kemampuan pengerasan: karbon yang lebih tinggi meningkatkan kekuatan tetapi mengurangi kemampuan pengelasan dan keuletan. - Silikon adalah deoksidator dan sedikit mempengaruhi kekuatan; Si yang berlebihan dapat mempengaruhi kemampuan pengelasan dan kualitas permukaan. - Fosfor dan belerang dijaga rendah untuk mempertahankan ketangguhan dan meningkatkan kemampuan pengelasan. - A992 menggunakan kimia terkontrol dan tambahan paduan mikro kecil (V, Nb, Ti dalam jumlah terkontrol) untuk meningkatkan kekuatan hasil dan memperbaiki ketangguhan tanpa karbon tinggi, memungkinkan kekuatan lebih tinggi dengan kemampuan pengelasan dan ketangguhan yang dapat diterima—ini adalah strategi HSLA.
3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas
Proses penggilingan tipikal: - A36: diproduksi sebagai hot-rolled, normalisasi tidak diperlukan oleh standar; mikrostruktur umumnya adalah ferit + perlit dengan butir ferit kasar tergantung pada penggulungan dan pendinginan. Tidak ada penguatan paduan mikro yang disengaja. - A992: diproduksi dengan penggulungan terkontrol dan manajemen termal dengan kemungkinan paduan mikro; mikrostruktur adalah ferit halus dengan presipitat yang terdispersi halus dari elemen paduan mikro yang meningkatkan kekuatan hasil dan ketangguhan.
Respons perlakuan panas: - Kedua kelas biasanya disediakan dalam kondisi as-rolled untuk bentuk struktural. Praktik standar tidak mencakup quench-and-temper untuk kedua kelas saat digunakan sebagai bentuk struktural standar. - Normalisasi (pemanasan dan pendinginan terkontrol) dapat memperhalus ukuran butir dan meningkatkan ketangguhan untuk kedua baja, tetapi bentuk komersial biasanya dikirim tanpa normalisasi pasca-gulung. - Quench & temper atau perlakuan termo-mekanis yang lebih parah tidak umum atau diperlukan untuk A36 atau A992; perlakuan semacam itu akan memindahkan material ke dalam klasifikasi kelas yang berbeda (misalnya, baja paduan rendah yang dikuench dan dikuatkan). - Penggulungan termo-mekanis ditambah paduan mikro pada A992 menghasilkan ukuran butir yang lebih halus dan ketangguhan yang lebih baik pada kekuatan tertentu dibandingkan dengan A36 yang diproduksi dengan penggulungan konvensional.
4. Sifat Mekanik
Tabel: Sifat mekanik tipikal (nilai adalah minimum representatif atau rentang tipikal; konsultasikan standar atau laporan uji pabrik untuk nilai spesifik kontrak).
| Sifat | A36 (tipikal) | A992 (tipikal) |
|---|---|---|
| Kekuatan Hasil | 36 ksi (≈ 250 MPa) (minimum) | 50 ksi (≈ 345 MPa) (minimum untuk bentuk) |
| Kekuatan Tarik | 58–80 ksi (≈ 400–550 MPa) rentang tipikal | ~65–90 ksi (≈ 450–620 MPa) rentang tipikal |
| Peregangan (dalam 2 in / 50 mm) | ~20% (bervariasi dengan ketebalan) | ~18% (bervariasi dengan bentuk dan ketebalan) |
| Ketangguhan Impak | Tidak ditentukan secara seragam; biasanya lebih rendah dari A992 pada suhu rendah | Terkontrol untuk memberikan ketangguhan notch yang lebih baik pada suhu lebih rendah untuk aplikasi bangunan |
| Kekerasan | Tipikal dalam rentang baja ringan (HB ~120–160) | Sedikit lebih tinggi karena paduan mikro dan pemrosesan terkontrol |
Interpretasi: - A992 lebih kuat berdasarkan desain (kekuatan hasil minimum yang lebih tinggi dan target kekuatan tarik yang lebih tinggi), memungkinkan anggota struktural yang lebih ringan dan kaku untuk beban yang sama. - A992 biasanya menawarkan kombinasi kekuatan–ketangguhan yang lebih baik daripada A36 karena paduan mikro dan penggulungan terkontrol; A36 lebih ulet pada kekuatan rendah hingga sedang. - Untuk luas penampang yang sama, bagian A992 membawa beban yang lebih tinggi atau memungkinkan penghematan berat.
5. Kemampuan Pengelasan
Kemampuan pengelasan tergantung pada ekuivalen karbon dan paduan mikro. Dua indeks berguna ditunjukkan di bawah ini.
$$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$
$$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$
Interpretasi kualitatif: - A36 biasanya memiliki kandungan karbon yang sedikit lebih tinggi daripada A992, yang cenderung meningkatkan ekuivalen karbonnya dan oleh karena itu dapat meningkatkan risiko retak dingin pada bagian berat atau dengan prosedur pengelasan tertentu. - Karbon yang lebih rendah dan paduan mikro yang terkontrol pada A992 umumnya membuatnya setidaknya se-weldable seperti A36 untuk proses pengelasan struktural umum, asalkan kontrol pemanasan awal dan pendinginan pasca-las yang tepat digunakan untuk bagian tebal. Elemen paduan mikro (V, Nb, Ti) dapat meningkatkan kemampuan pengerasan secara lokal, jadi untuk bagian yang sangat tebal atau las yang sangat tertekan, perhatian terhadap pemanasan awal dan pendinginan terkontrol tetap penting. - Gunakan konsep ekuivalen karbon (seperti di atas) untuk membandingkan panas dan ketebalan tertentu dan untuk memilih pemanasan awal/pemanasan pasca, logam pengisi, dan spesifikasi prosedur pengelasan (WPS). - Untuk las kritis atau bagian tebal, ikuti WPS yang memenuhi syarat dan pertimbangkan kontrol hidrogen, pemanasan awal, dan manajemen suhu antar-lapisan.
6. Korosi dan Perlindungan Permukaan
- Baik A36 maupun A992 bukanlah baja tahan karat; keduanya bergantung pada perlindungan permukaan untuk ketahanan korosi.
- Perlindungan umum: galvanisasi celup panas (pelapisan Zn), pelapisan organik (cat, primer epoksi), metalisasi (semprotan seng atau aluminium), dan sistem pengorbanan atau penghalang untuk lingkungan atmosfer atau laut.
- PREN (angka ekuivalen ketahanan pitting) tidak berlaku untuk baja non-tahan karat ini. Sebagai referensi, pemilihan stainless menggunakan: $$ \text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N} $$ tetapi indeks ini tidak berlaku untuk A36/A992.
- Panduan pemilihan: pilih perlindungan korosi berdasarkan klasifikasi lingkungan, umur layanan yang diharapkan, dan strategi pemeliharaan. Galvanisasi umum untuk anggota struktural yang terpapar cuaca.
7. Fabrikasi, Kemampuan Mesin, dan Formabilitas
- Pemotongan: kedua kelas dapat diproses dengan cara yang sama melalui pemotongan api, plasma, oksigen-bahan bakar, dan pemotongan abrasif; A992 mungkin menunjukkan keausan alat yang sedikit lebih tinggi terkait kekuatan.
- Pembengkokan/pembentukan: kekuatan hasil A36 yang lebih rendah membuatnya sedikit lebih mudah untuk dibengkokkan tanpa kembalinya; kekuatan hasil A992 yang lebih tinggi menghasilkan lebih banyak kembalinya dan mungkin memerlukan gaya pembentukan yang lebih besar atau jari-jari bengkok yang lebih besar.
- Kemampuan mesin: keduanya dapat diproses dengan alat umum; kekuatan yang lebih tinggi dan presipitat paduan mikro A992 dapat sedikit mengurangi umur alat dibandingkan A36.
- Penyelesaian: keduanya menerima pengecatan dan pelapisan dengan cara yang sama; skala permukaan dari penggulungan panas harus diperhitungkan dalam persiapan pelapisan.
8. Aplikasi Tipikal
| A36 — Penggunaan Tipikal | A992 — Penggunaan Tipikal |
|---|---|
| Pelat struktural umum, saluran, sudut, batang, konstruksi ringan di mana kekuatan hasil minimum cukup dan biaya menjadi prioritas | Balok dan kolom lebar-flange dalam struktur bangunan, di mana kekuatan hasil minimum yang lebih tinggi dan sifat bagian yang dapat diprediksi diperlukan |
| Fabrikasi rangka mesin, anggota non-kritis, dan komponen struktural sekunder | Bentuk baja struktural dalam bangunan bertingkat, desain sensitif gempa dan angin, kolom dan balok beban berat |
| Komponen struktural berbagai, pelat dasar, penguat, tangga dan platform | Anggota pembawa beban utama di mana kode atau desain memerlukan kekuatan hasil minimum 50 ksi dan ketangguhan yang ditingkatkan |
Rasional pemilihan: - Pilih A992 ketika kode struktural atau perhitungan desain memerlukan baja hasil 50 ksi atau ketika penghematan berat melalui bagian yang lebih kecil menguntungkan. - Pilih A36 untuk pelat, sudut, dan bagian umum dengan biaya lebih rendah di mana kekuatan hasil 36 ksi sudah memadai.
9. Biaya dan Ketersediaan
- Biaya: A992 biasanya dihargai sedikit lebih tinggi per ton dibandingkan A36 karena kontrol kimia yang lebih ketat dan niat untuk bentuk; namun, menggunakan A992 dapat mengurangi biaya proyek secara keseluruhan dengan memungkinkan ukuran bagian yang lebih kecil dan tonase baja yang lebih sedikit.
- Ketersediaan: A36 sangat umum dalam pelat, batang, dan bentuk berbagai; A992 tersedia luas untuk bentuk lebar-flange yang digulung dan merupakan kelas yang umum ditentukan untuk bentuk bangunan di Amerika Utara.
- Bentuk produk: A36 biasanya disuplai dalam bentuk pelat, batang, lembaran, dan bentuk berbagai; A992 secara khusus dimaksudkan dan tersedia luas untuk bentuk struktural yang digulung (lebar-flange).
10. Ringkasan dan Rekomendasi
Tabel: Perbandingan cepat
| Metrik | A36 | A992 |
|---|---|---|
| Kemampuan Pengelasan | Baik untuk fabrikasi umum; perhatikan CE pada bagian tebal | Baik, seringkali lebih baik daripada A36 karena C yang lebih rendah; paduan mikro memerlukan kontrol pengelasan standar |
| Kekuatan–Ketangguhan | Kekuatan hasil lebih rendah (36 ksi), ketangguhan memadai | Kekuatan hasil lebih tinggi (50 ksi), keseimbangan kekuatan–ketangguhan yang lebih baik karena pemrosesan terkontrol |
| Biaya | Lebih rendah per ton; sangat tersedia luas | Sedikit premium per ton tetapi dapat mengurangi ukuran bagian dan total berat |
Rekomendasi: - Pilih A36 jika: - Desain memungkinkan kekuatan hasil minimum 36 ksi (250 MPa) dan Anda memprioritaskan biaya material awal terendah atau membutuhkan pelat/batang/sudut dalam fabrikasi umum. - Bagian adalah anggota utama non-kritis, atau saat menggunakan bentuk pelat dan batang di mana A36 adalah praktik standar.
- Pilih A992 jika:
- Anda menentukan bentuk lebar-flange yang digulung atau anggota bangunan utama yang mendapatkan manfaat dari kekuatan hasil minimum 50 ksi (345 MPa) dan ketangguhan yang ditingkatkan.
- Anda menginginkan sifat material yang dapat diprediksi dan terkontrol untuk aplikasi struktural yang sensitif gempa atau permintaan tinggi, dan Anda menghargai ukuran bagian yang lebih kecil atau penghematan berat.
Catatan akhir: Selalu verifikasi teks standar pengendali dan sertifikat uji pabrik untuk panas, ketebalan, dan bentuk produk tertentu yang sedang diperoleh. Untuk prosedur pengelasan, sambungan berat atau tertekan, atau layanan suhu rendah, hitung nilai ekuivalen karbon yang relevan dan sesuaikan parameter pengelasan sesuai kebutuhan.