A36 vs S275 – Komposisi, Perlakuan Panas, Properti, dan Aplikasi
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Pengenalan
A36 dan S275 adalah dua baja struktural yang paling sering ditentukan dalam industri global. Insinyur, manajer pengadaan, dan perencana manufaktur umumnya mengevaluasi kelas-kelas ini saat merancang bangunan, jembatan, rangka mesin, dan fabrikasi berat di mana biaya, kemampuan pengelasan, dan kinerja mekanis harus seimbang. Konteks keputusan yang umum termasuk memilih antara kekuatan hasil yang sedikit lebih tinggi versus ketersediaan material, memilih kelas untuk pembentukan dingin yang lebih mudah atau untuk konstruksi yang dilas, dan mencocokkan sifat material dengan rencana perlakuan panas fabrikasi.
Perbedaan utama antara kelas-kelas ini adalah bahwa A36 adalah baja karbon struktural standar Amerika yang banyak digunakan, sementara S275 adalah kelas struktural Eropa yang setara secara luas. Mereka menempati ruang kinerja yang serupa tetapi berbeda dalam batas yang ditentukan oleh standar, kontrol kimia yang khas, dan beberapa jaminan sifat mekanis. Karena mereka ditentukan di bawah sistem regulasi yang berbeda, substitusi langsung memerlukan pemeriksaan batas ketebalan bagian, kondisi pengiriman, dan persyaratan subgrade tambahan (misalnya, pengujian dampak).
1. Standar dan Penunjukan
- A36: Ditentukan dalam ASTM A36 / A36M — umum di Amerika Serikat dan Amerika Utara untuk bentuk struktural, pelat, dan batang. Diklasifikasikan sebagai baja struktural karbon biasa.
- S275: Ditentukan dalam EN 10025-2 (dan standar EN terkait) — umum di Eropa. Ini adalah baja struktural non-aloy; subgrade termasuk S275JR, S275J0, S275J2 (berbeda dalam suhu pengujian dampak).
- Standar relevan lainnya dan kelas yang sebanding:
- JIS: Baja struktural Jepang memiliki penunjukan yang berbeda (misalnya, SS400) dan distandarisasi secara terpisah.
- GB: Standar Cina (misalnya, Q235) mungkin secara fungsional serupa tetapi berbeda dalam sifat yang dijamin dan pengujian.
- Referensi ASME/ISO: Pemilihan material untuk aplikasi bejana tekan atau suhu tinggi akan merujuk pada standar tambahan di luar spesifikasi kelas struktural ini.
Klasifikasi: Baik A36 maupun S275 adalah baja struktural karbon biasa / non-aloy (bukan HSLA, baja alat, atau baja tahan karat), meskipun S275 dapat diproduksi dengan elemen mikroaloying di beberapa subgrade.
2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan
| Elemen | A36 Tipikal (ASTM A36) — batas tipikal | S275 Tipikal (EN 10025-2) — batas tipikal |
|---|---|---|
| C (Karbon) | Hingga ~0.25–0.26% (maks) | Hingga ~0.20–0.25% (maks) tergantung pada subgrade |
| Mn (Mangan) | ~0.8–1.2% (rentang umum) | Hingga ~1.5–1.6% (maks) |
| Si (Silikon) | ≤ ~0.40% (deoksidator) | Biasanya 0.05–0.55% (deoksidator/jejak) |
| P (Fosfor) | ≤ 0.04% (maks) | ≤ 0.035% (maks) |
| S (Belerang) | ≤ 0.05% (maks) | ≤ 0.035% (maks) |
| Cr (Krom) | Jejak / biasanya <0.05% | Jejak (normalnya tidak sengaja dipaduan) |
| Ni (Nikel) | Jejak | Jejak |
| Mo (Molybdenum) | Jejak | Jejak |
| V, Nb, Ti (mikroaloying) | Kadang-kadang, tetapi tidak umum dalam A36 biasa | Jarang dalam S275 biasa; mungkin ada dalam baja khusus yang berasal dari keluarga S275 |
| B, N | Jejak | Jejak |
Catatan: - Nilai di atas dimaksudkan sebagai batas atau rentang tipikal yang dikutip dalam praktik umum. Komposisi yang diizinkan secara tepat tergantung pada edisi standar spesifik dan subgrade (misalnya, S275JR vs S275J2). - Kedua kelas terutama mengandalkan karbon dan mangan untuk kekuatan. Silikon dan mangan bertindak sebagai deoksidator dan penguat ringan; fosfor dan belerang dijaga rendah karena dapat membuat baja rapuh dan merusak kemampuan pengelasan. - Strategi paduan: Ini bukan baja yang sengaja dipaduan untuk kekerasan (misalnya, Cr, Mo, Ni bukan kontributor utama). Jika mikroaloying (V, Nb, Ti) muncul, itu untuk pengendalian butir dan peningkatan kekuatan hasil melalui penguatan presipitasi daripada kekerasan massal.
Bagaimana paduan mempengaruhi sifat: - Karbon meningkatkan kekuatan dan kekerasan tetapi mengurangi duktilitas dan kemampuan pengelasan karena meningkatkan risiko retak dingin. - Mangan meningkatkan ketangguhan dan melawan rapuhnya belerang; pada tingkat yang lebih tinggi, ia sedikit meningkatkan kekerasan. - Elemen mikroaloying (jika ada) memperhalus ukuran butir dan meningkatkan kekuatan hasil tanpa mengorbankan kemampuan pengelasan secara berat.
3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas
Mikrostruktur tipikal untuk kedua kelas setelah penggulungan standar dan pendinginan udara adalah struktur ferit–pearlit: - Ferit memberikan duktilitas dan ketangguhan. - Pearlite memberikan kekuatan.
Respons terhadap pemrosesan: - Normalisasi (pemanasan di atas rentang transformasi dan pendinginan udara): memperhalus ukuran butir dan dapat sedikit meningkatkan kekuatan dan ketangguhan untuk kedua baja, tetapi tidak umum ditentukan untuk anggota struktural tipikal. - Pendinginan & tempering: tidak umum untuk A36 atau S275 karena kelas-kelas ini dirancang sebagai baja yang digulung panas, tidak didinginkan. Menerapkan pendinginan dan tempering akan menjadi perlakuan berlebihan dan dapat menghasilkan sifat yang tidak dapat diprediksi kecuali kimia baja dikendalikan untuk kekerasan. - Penggulungan termo-mekanis: Bukan jalur standar untuk A36; baja keluarga S275 di pabrik modern mungkin menerima penggulungan terkontrol untuk meningkatkan keseragaman dan ketangguhan, memberikan distribusi sifat yang sedikit lebih ketat. - Perbedaan subgrade (misalnya, S275JR vs S275J2) mencerminkan pengujian dampak dan kadang-kadang kontrol mikrostruktur yang lebih ketat untuk menjamin ketangguhan pada suhu yang ditentukan.
Karena tidak ada kelas yang dimaksudkan sebagai paduan yang dapat dikeraskan, cara utama untuk mengubah sifat adalah melalui penggulungan/normalisasi (perhalusan butir) atau beralih ke spesifikasi yang berbeda (misalnya, kelas HSLA untuk kekuatan hasil yang lebih tinggi).
4. Sifat Mekanis
| Sifat | A36 (tipikal, ASTM A36) | S275 (tipikal, EN S275) |
|---|---|---|
| Kekuatan Hasil Minimum | 250 MPa (36 ksi) | 275 MPa (untuk rentang tergantung ketebalan) |
| Kekuatan Tarik (UTS) | ~400–550 MPa (rentang tipikal) | ~410–560 MPa (rentang tipikal) |
| Peregangan (A%) | ~20% (tergantung pada ketebalan) | ~20–26% (tergantung pada subgrade & ketebalan) |
| Ketangguhan Dampak Charpy | Tidak ditentukan untuk A36 dasar — tergantung pada pemasok/uji | Ditentukan untuk subgrade (misalnya, S275JR: 27 J pada suhu ruang; varian J0/J2 pada suhu lebih rendah) |
| Kekerasan (HB/HRB kira-kira) | Rendah hingga sedang (tergantung pada UTS) | Mirip dengan A36; variasi sedikit berdasarkan subgrade |
Interpretasi: - S275 memiliki kekuatan hasil minimum yang dijamin sedikit lebih tinggi daripada A36, yang dapat memungkinkan pengurangan berat yang moderat atau kapasitas beban yang lebih tinggi untuk penampang yang sama. - Rentang tarik tumpang tindih secara signifikan; kedua baja menunjukkan perilaku tarik yang serupa dalam kondisi digulung. - Ketangguhan: Subgrade S275 yang mencakup pengujian dampak (JR, J0, J2) memberikan jaminan eksplisit, yang dapat menjadi kritis dalam layanan suhu rendah atau untuk beban dinamis. - Perbedaan duktilitas kecil; pemilihan praktis tergantung pada subgrade, ketebalan, dan riwayat perlakuan panas pemasok.
5. Kemampuan Pengelasan
Kemampuan pengelasan baja karbon biasa umumnya baik, tetapi tergantung pada kandungan karbon, paduan gabungan, ketebalan bagian, dan prosedur pengelasan.
Indeks kemampuan pengelasan yang relevan: - Setara karbon (IIW): $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Rumus Pcm (berguna untuk menilai kerentanan retak dingin): $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$
Interpretasi kualitatif: - Baik A36 maupun S275 biasanya memiliki setara karbon yang rendah, menghasilkan kemampuan pengelasan umum yang baik untuk proses busur yang umum. P dan S yang rendah serta Mn yang moderat membantu kualitas pengelasan. - Karena S275 kadang-kadang memiliki batas mangan yang lebih tinggi, CE-nya mungkin sedikit lebih tinggi daripada A36; namun, dalam praktiknya keduanya mudah dilas dengan bahan habis pakai standar dan pemanasan/praktik yang disarankan hanya pada bagian yang lebih tebal atau pengelasan yang tertekan. - Mikroaloying sedikit meningkatkan kekerasan; jika ada, perhitungkan dalam prosedur pengelasan (kontrol pemanasan/interpass) untuk menghindari retak dingin. - Untuk struktur yang dilas kritis, hitung $CE_{IIW}$ atau $P_{cm}$ yang relevan dengan analisis pabrik aktual dan ikuti kode untuk pemanasan, suhu interpass, dan pemilihan bahan habis pakai.
6. Korosi dan Perlindungan Permukaan
- Baik A36 maupun S275 bukanlah tahan karat; keduanya memerlukan perlindungan korosi di lingkungan yang terbuka.
- Metode perlindungan umum: galvanisasi celup panas, cat berbasis pelarut atau epoksi, pelapisan bubuk, dan metalisasi. Pemilihan tergantung pada tingkat keparahan lingkungan dan masa pakai layanan.
- PREN (angka setara ketahanan pitting) hanya relevan untuk baja tahan karat: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ — tidak berlaku untuk baja struktural yang tidak dipaduan seperti A36 atau S275.
- Untuk paparan atmosfer, galvanisasi atau sistem cat yang sesuai adalah pendekatan normal. Untuk paparan terkubur atau laut, pelapis yang lebih kuat, perlindungan katodik, atau penggunaan paduan tahan korosi harus dipertimbangkan sebagai pengganti baja biasa ini.
7. Fabrikasi, Kemampuan Mesin, dan Kemampuan Bentuk
- Kemampuan mesin: Kedua kelas diproses dengan cara yang serupa; A36 secara luas dianggap memiliki kemampuan mesin yang baik. S275 sebanding — kemampuan mesin aktual tergantung pada kimia yang tepat dan praktik penggulungan.
- Pembentukan dingin / pembengkokan: Kedua baja dapat dibentuk ketika ketebalan dan jari-jari bengkok mengikuti tabel standar. Karbon yang lebih rendah dan tidak adanya mikrostruktur yang dikeraskan dengan pendinginan membantu kemampuan bentuk. Pembengkokan besar atau pembentukan dingin yang sangat pada bagian yang lebih tebal harus berkonsultasi dengan pedoman jari-jari bengkok.
- Pemotongan dan pengeboran: Pemotongan api standar, plasma, dan pemotongan mekanis berlaku. Untuk pekerjaan presisi, pemotongan laser atau waterjet disarankan.
- Finishing permukaan: Permukaan yang digulung panas dari kedua kelas mungkin memiliki skala pabrik; untuk aplikasi yang dicat atau terikat, persiapan permukaan (ledakan, pengasaman) diperlukan.
- Fabrikasi pengelasan: Pilihan elektroda standar untuk baja ringan; pemanasan awal dan perlakuan pasca-las umumnya tidak diperlukan untuk bagian tipis tetapi mungkin diperlukan untuk las yang tebal atau sangat tertekan.
8. Aplikasi Tipikal
| A36 — Penggunaan Tipikal | S275 — Penggunaan Tipikal |
|---|---|
| Bentuk struktural bangunan dan jembatan (I-beams, saluran) | Pekerjaan baja struktural di bangunan dan jembatan (proyek Eropa) |
| Pelat struktural umum dan batang untuk rangka mesin | Pelat dan bagian untuk struktur yang dilas, crane, dan rangka |
| Piring dasar, gusset, dan pelat sambungan | Anggota struktural di mana kekuatan hasil yang sedikit lebih tinggi diinginkan |
| Fabrikasi ringan hingga sedang, pegangan tangan, dan penyangga | Proyek yang memerlukan sertifikasi EN dan subgrade yang diuji dampak |
Rasional pemilihan: - Pilih A36 saat menentukan standar ASTM, pengadaan dari pabrik di Amerika Utara, atau ketika kekuatan 250 MPa dapat diterima dan biaya/ketersediaan adalah pendorong utama. - Pilih S275 saat bekerja dalam pengadaan EN/Eropa, ketika kekuatan hasil minimum yang sedikit lebih tinggi diinginkan, atau ketika sifat dampak yang ditentukan (JR/J0/J2) diperlukan.
9. Biaya dan Ketersediaan
- Biaya relatif: Di banyak pasar, A36 dan S275 memiliki harga yang serupa ketika diperoleh secara domestik di bawah rezim standar masing-masing. Perbedaan harga sebagian besar dipengaruhi oleh pasokan pabrik regional, penyelesaian pabrik (pelat, koil, bagian struktural), dan kondisi pasar.
- Ketersediaan: A36 tersedia secara luas di Amerika Utara; S275 tersedia secara luas di Eropa. Proyek global harus memeriksa pemegang stok lokal dan sertifikasi vendor. Bentuk produk tertentu (pelat tebal, balok flensa lebar, laporan uji bersertifikat) mempengaruhi waktu pengiriman dan harga premium.
- Pertimbangan nilai: Kekuatan hasil S275 yang sedikit lebih tinggi dapat menawarkan peluang penghematan berat; namun, kompatibilitas pengadaan dan fabrikasi harus dipertimbangkan terhadap biaya unit material.
10. Ringkasan dan Rekomendasi
| Atribut | A36 | S275 |
|---|---|---|
| Kemampuan Pengelasan | Luar biasa (C rendah, praktik standar) | Luar biasa (C rendah, sedikit lebih tinggi Mn di beberapa spesifikasi) |
| Kesimbangan Kekuatan–Ketangguhan | Baik; 250 MPa hasil | Kekuatan hasil sedikit lebih tinggi (275 MPa); subgrade menawarkan jaminan dampak |
| Biaya / Ketersediaan | Tersedia luas di Amerika Utara; biasanya efektif biaya | Tersedia luas di Eropa; profil biaya serupa secara lokal |
Rekomendasi: - Pilih A36 jika Anda bekerja di bawah spesifikasi berbasis ASTM, membutuhkan baja struktural Amerika Utara yang terbukti dan efektif biaya, dan tidak memerlukan subgrade yang diuji dampak atau kekuatan hasil yang sedikit lebih tinggi dari S275. - Pilih S275 jika standar pengadaan dan desain Anda berbasis EN, Anda memerlukan kekuatan hasil yang lebih tinggi yang dijamin atau kinerja dampak yang ditentukan (JR/J0/J2), atau Anda memerlukan sertifikasi material untuk seri EN 10025.
Catatan akhir: Meskipun A36 dan S275 sering diperlakukan sebagai ekuivalen praktis, selalu verifikasi sertifikat uji pabrik, penunjukan subgrade, persyaratan sifat yang tergantung pada ketebalan, dan kebutuhan pengelasan/pemeriksaan sebelum substitusi. Untuk aplikasi yang dilas dan suhu rendah, konfirmasi pengujian dampak dan hitung nilai setara karbon dari analisis kimia aktual untuk menentukan strategi pemanasan dan bahan habis pakai.