BQ-S vs DQ-S – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi

Pengenalan

Insinyur, manajer pengadaan, dan perencana manufaktur umumnya menghadapi pilihan antara kelas baja yang saling terkait di mana perbedaan halus dalam pemrosesan dan penyelesaian mengubah kinerja dan biaya di hulu. Keputusan antara BQ-S dan DQ-S biasanya muncul ketika menyeimbangkan kualitas permukaan dan persyaratan penyelesaian terhadap kinerja mekanis massal, kemampuan pengelasan, dan harga. Konteks keputusan yang umum termasuk komponen yang memerlukan persiapan permukaan presisi (poros, bantalan, batang dekoratif) versus bagian yang diproses secara berat atau struktural di mana penyelesaian permukaan adalah sekunder.

Perbedaan utama antara dua keluarga kelas ini terletak pada kondisi permukaan akhir dan kontrol pemrosesan yang diterapkan selama pembuatan: satu kelas disuplai dengan integritas permukaan yang lebih tinggi dan toleransi penyelesaian, sementara yang lainnya dioptimalkan untuk ekonomi dan pemrosesan standar. Karena kondisi permukaan mempengaruhi penerimaan inspeksi, pemesinan sekunder, adhesi pelapisan, dan ketahanan kelelahan, kelas-kelas ini sering dibandingkan dalam diskusi desain dan pengadaan.

1. Standar dan Penunjukan

• Standar umum di mana kelas serupa muncul: ASTM/ASME (misalnya, A106, A36, keluarga AISI), EN (misalnya, EN 10025, EN 10277 untuk baja cerah), JIS, dan spesifikasi nasional GB/IS. Penunjukan khusus milik atau pabrik (seperti BQ-S atau DQ-S) sering kali spesifik untuk pemasok dan dipetakan ke kelas kimia/pemrosesan yang lebih luas.
• Klasifikasi berdasarkan tipe:
• BQ-S: Biasanya baja karbon atau baja paduan rendah yang diproduksi dan diselesaikan sesuai spesifikasi cerah (permukaan yang ditingkatkan) — sering digunakan untuk batang, poros, dan komponen yang memerlukan sedikit cacat permukaan.
• DQ-S: Biasanya baja karbon/baja paduan rendah yang ditarik/dikeringkan standar atau diproses secara ekonomis dengan penyelesaian permukaan standar dan toleransi dimensi.
• Kelas-kelas ini umumnya adalah baja karbon atau baja paduan rendah daripada baja tahan karat, baja alat, atau HSLA, meskipun tingkat paduan dapat bervariasi per pemasok.

2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan

Komposisi kimia dari keluarga BQ-S dan DQ-S akan bervariasi berdasarkan pemasok dan target kinerja. Tabel di bawah ini memberikan kecenderungan representatif dan indikatif daripada sertifikat pabrik yang absolut. Selalu verifikasi analisis kimia dengan sertifikat pemasok untuk pengadaan atau perhitungan desain.

Penjelasan: - Produsen yang menargetkan kualitas permukaan yang sangat baik (BQ-S) biasanya menerapkan kontrol yang lebih ketat pada elemen pengotor (P, S, inklusi) dan kebersihan mikrostruktur, yang meningkatkan kinerja kelelahan dan memungkinkan penyelesaian yang lebih baik. DQ-S sering menekankan pemrosesan yang hemat biaya dan dapat mentolerir rentang penerimaan yang lebih luas untuk beberapa elemen, asalkan persyaratan mekanis terpenuhi. - Elemen paduan seperti Mn dan elemen mikropaduan (V, Nb, Ti) digunakan terutama untuk menyetel kekuatan dan ketangguhan tanpa harus menggunakan kandungan karbon tinggi, menjaga kemampuan pengelasan.

3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas

• Mikrostruktur tipikal:
• Kedua kelas, ketika disuplai sebagai dinormalisasi atau dikeringkan & dikeraskan, akan menunjukkan mikrostruktur martensitik yang dikeraskan ferrit/pearlit atau bainitik tergantung pada kimia dan perlakuan panas.
• BQ-S: Pemrosesan menekankan mikrostruktur yang seragam dan halus serta mengurangi inklusi permukaan. Kontrol termo-mekanis dan jadwal penggulungan panas yang halus lebih umum untuk memastikan mikrostruktur dekat permukaan yang konsisten.

• DQ-S: Mikrostruktur dirancang terutama untuk memenuhi persyaratan mekanis target; pemrosesan permukaan mungkin kurang intensif.

• Efek perlakuan panas:

• Normalisasi: Memperhalus ukuran butir dan mengurangi pita; kedua kelas merespons dengan baik, tetapi BQ-S lebih diuntungkan karena cacat permukaan diminimalkan dan keseragaman mikrostruktur meningkatkan kinerja permukaan.
• Pengeringan & pengerasan: Meningkatkan kekuatan secara dramatis dengan membentuk martensit diikuti oleh pengerasan. Ketangguhan akhir tergantung pada suhu pengerasan dan kandungan paduan; DQ-S mungkin mencapai kekuatan lebih tinggi untuk pengeringan tertentu karena aditif kemampuan pengerasan yang sedikit lebih tinggi, tetapi BQ-S dapat menawarkan keseimbangan yang lebih baik antara ketangguhan dan kualitas permukaan.
• Pemrosesan termo-mekanis (penggulungan terkontrol): Menghasilkan mikrostruktur halus dengan kekuatan dan ketangguhan yang ditingkatkan dengan peningkatan karbon minimal; banyak digunakan untuk BQ-S untuk menjaga integritas permukaan.

4. Sifat Mekanis

Karena keluarga kelas ini tergantung pada proses, sifat mekanis biasanya ditentukan per bentuk produk dan perlakuan panas. Tabel di bawah ini mencantumkan sifat relatif tipikal untuk perbandingan desain; nilai absolut harus diambil dari data pemasok.

Interpretasi: - BQ-S cenderung menekankan keseimbangan antara ketangguhan dan kekakuan dengan sifat yang konsisten dan lebih sedikit kegagalan yang dimulai dari permukaan. - DQ-S dapat disesuaikan untuk mencapai tingkat kekuatan yang lebih tinggi dengan mengorbankan kontrol kualitas permukaan yang sedikit kurang ketat.

5. Kemampuan Pengelasan

Kemampuan pengelasan dipengaruhi oleh kandungan karbon, paduan, dan kemampuan pengerasan secara keseluruhan. Indeks empiris yang berguna termasuk ekuivalen karbon IIW dan Pcm yang lebih rinci.

• Diskusi umum:
• Kandungan karbon yang lebih rendah dan paduan rendah meningkatkan kemampuan pengelasan dan mengurangi kebutuhan pemanasan awal.
• Elemen mikropaduan (V, Nb, Ti) dan Mn/Cr/Mo yang lebih tinggi meningkatkan kemampuan pengerasan dan potensi retak HAZ; oleh karena itu, prosedur pengelasan harus memperhitungkannya.

• Kelas BQ-S sering mempertahankan tingkat karbon dan pengotor yang lebih rendah atau lebih ketat untuk menjaga integritas permukaan dan menyederhanakan penyelesaian pasca pengelasan.

• Rumus untuk penilaian kualitatif:

• ekuivalen karbon IIW: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ Interpretasikan secara kualitatif: $CE_{IIW}$ yang lebih tinggi menunjukkan kemampuan pengerasan yang lebih besar dan risiko retak HAZ yang lebih tinggi; nilai yang lebih rendah menunjukkan pengelasan yang lebih mudah dengan pemanasan awal yang lebih sedikit.

• Pcm yang lebih komprehensif: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$ Interpretasikan secara kualitatif: $P_{cm}$ memberikan prediksi yang lebih halus tentang kerentanan terhadap retak dingin; nilai yang lebih rendah lebih disukai untuk pengelasan rutin.

• Panduan praktis:

• Untuk kedua kelas, ikuti rekomendasi pengelasan pemasok, terapkan pemanasan awal/pemanasan pasca di mana diperlukan, dan gunakan logam pengisi yang sesuai yang cocok dengan kimia dan kinerja mekanis yang diperlukan.
• BQ-S mungkin memerlukan penanganan yang lebih hati-hati untuk menghindari kerusakan permukaan selama pengelasan dan penyelesaian selanjutnya, tetapi kandungan pengotor yang lebih rendah dapat menyederhanakan prosedur pengelasan.

6. Korosi dan Perlindungan Permukaan

• Baja non-tahan karat (tipikal BQ-S dan DQ-S) bergantung pada pelapisan dan perlakuan permukaan:
• Perlindungan umum: galvanisasi celup panas, elektroplating, pelapisan organik (cat, lapisan bubuk), dan pelapisan konversi (fosfat).
• Kebersihan permukaan dan kualitas penyelesaian pada BQ-S meningkatkan adhesi pelapisan dan keseragaman; lebih sedikit cacat permukaan mengurangi situs inisiasi korosi di bawah film.
• Untuk varian tahan karat atau paduan (jika ada), indeks korosi lokal seperti PREN berlaku: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• Jika varian BQ-S atau DQ-S mencakup Cr/Mo/N yang signifikan, gunakan PREN untuk membandingkan ketahanan terhadap pitting; jika tidak, PREN tidak berlaku untuk baja karbon tipikal.
• Kapan memperhatikan permukaan: bagian yang rentan terhadap kelelahan, kontak geser, atau komponen yang kritis secara kosmetik membutuhkan kontrol permukaan yang lebih tinggi dari keluarga BQ-S untuk memaksimalkan umur pelapisan dan mengurangi kegagalan yang disebabkan oleh korosi.

7. Fabrikasi, Kemampuan Pemesinan, dan Formabilitas

• Kemampuan pemesinan:
• Kandungan belerang dan aditif pemotongan bebas mempengaruhi kemampuan pemesinan. Varian DQ-S yang dimaksudkan sebagai kelas pemotongan bebas mungkin memiliki S yang lebih tinggi atau tambahan Pb/Ca, meningkatkan kemampuan pemesinan tetapi menurunkan ketahanan kelelahan.
• BQ-S biasanya memiliki S yang rendah dan kontrol inklusi yang ketat, yang sedikit mengurangi kemampuan pemesinan mentah tetapi menghasilkan penyelesaian permukaan yang lebih baik setelah pemesinan.
• Formabilitas dan pembengkokan:
• Kedua kelas dapat dibentuk ketika kekakuan ditentukan, tetapi kondisi permukaan BQ-S mengurangi risiko retak permukaan selama operasi pembentukan.
• Penyelesaian:
• BQ-S memerlukan penanganan yang lebih lembut untuk menghindari kerusakan pada permukaan; pemolesan dan penggilingan halus lebih mudah karena cacat lebih sedikit.
• DQ-S sering lebih disukai di mana pemesinan substansial atau penyelesaian kasar akan menghilangkan cacat permukaan.

8. Aplikasi Tipikal

Rasional pemilihan: - Pilih BQ-S ketika integritas permukaan, umur kelelahan, kinerja pelapisan, atau penampilan kosmetik adalah faktor penentu. - Pilih DQ-S ketika biaya, ketersediaan, atau kebutuhan untuk penghilangan pemesinan yang agresif lebih mendominasi dibandingkan kebutuhan untuk permukaan yang dirancang.

9. Biaya dan Ketersediaan

• Biaya:
• BQ-S umumnya memerlukan biaya lebih tinggi karena kontrol proses yang lebih ketat, operasi penyelesaian tambahan, dan standar kimia/inklusi yang lebih ketat.
• DQ-S biasanya lebih murah dan diproduksi dengan lebih sedikit langkah penyelesaian.
• Ketersediaan berdasarkan bentuk produk:
• Kedua kelas umumnya tersedia sebagai batang, batang, dan tempa, tetapi BQ-S dalam diameter atau kelas penyelesaian tertentu mungkin terbatas pada pemasok khusus.
• Waktu tunggu untuk BQ-S dapat lebih lama jika pabrik memproduksi dalam batch untuk memenuhi toleransi penyelesaian yang ketat.

10. Ringkasan dan Rekomendasi

Rekomendasi: - Pilih BQ-S jika Anda memerlukan integritas permukaan yang superior, kinerja kelelahan yang lebih baik, adhesi pelapisan yang lebih baik, atau pemrosesan pasca yang minimal untuk mencapai penyelesaian permukaan akhir. Kasus penggunaan tipikal termasuk poros berputar presisi, permukaan bantalan, dan komponen arsitektur yang terekspos. - Pilih DQ-S jika prioritas Anda adalah biaya material yang lebih rendah, ketersediaan yang lebih besar, atau Anda berniat melakukan pemesinan berat yang akan menghilangkan cacat permukaan. DQ-S sangat cocok untuk komponen struktural, bagian yang diproses kasar, dan di mana penyelesaian permukaan akhir diperoleh melalui proses sekunder.

Catatan akhir: BQ-S dan DQ-S sering kali merupakan penunjukan spesifik pemasok yang mencerminkan kombinasi kimia, pemrosesan, dan filosofi penyelesaian. Untuk desain teknik dan pengadaan, selalu minta sertifikat pabrik dan laporan uji mekanis, tentukan kriteria penerimaan permukaan yang diperlukan, dan definisikan prosedur pengelasan/perlakuan panas untuk memastikan kelas yang dipilih memenuhi tuntutan layanan.