BQ vs DQ – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Pengenalan
Insinyur, manajer pengadaan, dan perencana manufaktur sering kali dihadapkan pada pilihan antara dua kualitas baja karbon rendah yang biasa ditentukan: BQ dan DQ. Keputusan biasanya menyeimbangkan kinerja pembentukan (seberapa baik lembaran akan ditarik atau dicap) terhadap kemampuan manufaktur dan biaya — misalnya, memilih kelas untuk operasi blanking volume tinggi dan stamping sederhana dibandingkan memilih kelas untuk deep-drawing yang parah di mana penampilan permukaan, perpanjangan, dan kemampuan bentuk mendominasi.
Secara praktis, perbedaan utama adalah fungsional: BQ dioptimalkan untuk blanking/punching dan operasi stamping umum di mana kualitas tepi pemotongan dan stabilitas dimensi penting, sementara DQ dioptimalkan untuk deep drawing dan pembentukan parah di mana duktilitas, keseragaman regangan, dan kemampuan tarik (kontrol r-value) sangat penting. Karena digunakan dalam bentuk produk yang tumpang tindih (gulungan, lembaran, strip), desainer biasanya membandingkannya saat menentukan panel dalam otomotif, cangkang peralatan rumah tangga, atau bagian apa pun yang memerlukan blanking ekonomis atau pembentukan kompleks.
1. Standar dan Penunjukan
BQ dan DQ adalah penunjukan perdagangan/fungsional daripada spesifikasi paduan internasional tunggal. Mereka sesuai dengan kategori baja karbon rendah yang dilapisi dingin yang diatur oleh standar nasional dan internasional yang mengatur batasan kimia, sifat mekanik, dan kualitas permukaan.
- Standar internasional dan nasional yang relevan:
- EN (Eropa): EN 10130 (baja karbon rendah yang dilapisi dingin untuk pembentukan) — misalnya, DC01, DC03, DC04 — terutama baja karbon untuk pembentukan.
- JIS (Jepang): JIS G3141 / SPCC, SPCD — lembaran dan strip baja yang dilapisi dingin untuk pembentukan umum dan deep drawing.
- ASTM/ASME (AS): ASTM A1008 — lembaran dan strip baja karbon yang dilapisi dingin; ASTM A569/A653 untuk produk yang dilapisi (pelapisan seng).
- GB (Cina): GB/T 2518, GB/T 709 dan standar GB lainnya yang membahas baja yang dilapisi dingin dan galvanis; penunjukan perdagangan nasional sering kali mencakup "BQ" dan "DQ".
- Klasifikasi: Baik BQ maupun DQ adalah kategori baja karbon rendah yang dilapisi dingin (bukan stainless, alat, atau HSLA secara default). Mereka ditujukan untuk aplikasi pembentukan daripada untuk ketahanan korosi paduan tinggi atau layanan suhu tinggi.
2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan
Perbedaan fungsional antara BQ dan DQ muncul terutama dari mikro-paduan dan kontrol proses daripada perbedaan besar dalam penambahan paduan. Kontrol komposisi yang khas berfokus pada menjaga karbon dan residu tetap rendah dan mengontrol elemen yang mempengaruhi pengerasan bakar, ukuran butir, dan anisotropi planar.
| Elemen | BQ (blanking / stamping umum) | DQ (deep drawing / pembentukan parah) |
|---|---|---|
| C (Karbon) | Rendah — dikendalikan untuk mempertahankan kekuatan yang memadai dan kualitas potongan permukaan | Sangat rendah — dijaga lebih rendah dari BQ untuk meningkatkan duktilitas dan mengurangi kecenderungan patah saat ditarik |
| Mn (Mangan) | Terkendali (kekuatan + deoksidasi) | Terkendali, kadang-kadang lebih rendah dari BQ untuk membatasi kekuatan dan meningkatkan kemampuan bentuk |
| Si (Silikon) | Jejak hingga sedang (deoksidasi) | Rendah hingga sedang |
| P (Fosfor) | Diminimalkan (kekakuan dan cacat permukaan) | Diminimalkan secara ketat untuk kemampuan tarik |
| S (Belerang) | Rendah; dikendalikan untuk kemampuan mesin/blanking (mungkin sedikit lebih tinggi jika pemotongan yang lebih baik diinginkan) | Sangat rendah; kontrol sulfida untuk menghindari inklusi rapuh selama penarikan |
| Cr, Ni, Mo (paduan) | Tidak umum dalam BQ standar | Biasanya tidak ditambahkan; baja deep-drawing mencapai sifat melalui pemrosesan daripada paduan berat |
| V, Nb, Ti (mikro-paduan) | Kadang-kadang digunakan untuk kontrol ukuran butir atau kekuatan | Kadang-kadang digunakan dalam jumlah terkendali untuk menstabilkan butir tanpa merusak kemampuan bentuk |
| B, N | Jejak; nitrogen sering dikendalikan | Nitrogen dikendalikan (batasan pada interstitial meningkatkan duktilitas) |
Bagaimana paduan mempengaruhi kinerja: - Karbon yang lebih rendah dan kontrol residu yang lebih ketat (P, S, N) meningkatkan perpanjangan seragam dan mengurangi risiko retak selama deep drawing. - Mikro-paduan dan penambahan yang sangat kecil (Nb, Ti, V) dapat mengikat batas butir dan meningkatkan kekuatan tanpa kehilangan besar dalam duktilitas ketika diproses secara termomekanis dengan benar. - Kelas BQ mungkin mentolerir sedikit lebih tinggi C atau S jika prioritasnya adalah kualitas potongan bersih dan tepi saat blanking; DQ memprioritaskan kontrol interstitial dan anisotropi planar.
3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas
Baik BQ maupun DQ diproduksi sebagai produk yang dilapisi dingin, sering kali di-anneal batch atau di-anneal terus menerus. Mikrostruktur yang diterima biasanya adalah matriks ferrit halus dengan jumlah pearlit yang rendah dan presipitasi yang terkontrol; perbedaannya terletak pada ukuran butir, tekstur, dan kontrol inklusi.
- Mikrostruktur BQ:
- Matriks ferritik halus, dirancang untuk sifat geser yang seragam dan tepi potongan yang bersih setelah blanking.
- Siklus annealing bertujuan untuk sifat mekanik yang stabil dan kondisi permukaan yang dapat diterima untuk pengecatan atau pelapisan.
- Mikrostruktur DQ:
- Ferrit yang lebih halus dan lebih homogen dengan tekstur kristalografi yang dioptimalkan (kontrol anisotropi planar) untuk meningkatkan r-value rata-rata dan kemampuan tarik.
- Annealing terus menerus dengan pendinginan terkontrol untuk mencapai kekuatan hasil yang rendah dan perpanjangan seragam yang tinggi; kadang-kadang dilakukan skin-pass atau rolling temper ringan untuk menyesuaikan permukaan dan ketegangan.
Rute perlakuan panas dan pemrosesan: - Normalisasi/annealing: Kedua kelas di-anneal untuk melembutkan material setelah penggulungan dingin. DQ sering kali menerima kontrol yang lebih ketat terhadap suhu anneal dan atmosfer untuk meminimalkan pengambilan interstitial dan menghasilkan tekstur yang lebih menguntungkan. - Pendinginan & tempering: Tidak berlaku untuk baja baja karbon rendah yang dilapisi dingin ini; mereka tidak diperlakukan panas untuk menciptakan martensit. - Pemrosesan termomekanis: DQ paling diuntungkan dari penggulungan dan urutan annealing yang terkontrol yang memperhalus butir dan menyetel tekstur untuk r-value yang lebih tinggi dan kinerja deep-draw.
4. Sifat Mekanik
Perbedaan fungsional yang khas dalam perilaku mekanik bersifat kualitatif — BQ mengorbankan beberapa duktilitas untuk kualitas tepi yang lebih tinggi dan stabilitas dimensi, sementara DQ menekankan duktilitas dan kemampuan bentuk.
| Sifat | BQ | DQ |
|---|---|---|
| Kekuatan Tarik | Sedang — cocok untuk bagian yang dicap secara umum | Sedang hingga sedikit lebih rendah — dioptimalkan untuk perpanjangan |
| Kekuatan Hasil | Sedang — memberikan kontrol dimensi yang baik selama blanking | Lebih rendah — mengurangi springback dan memudahkan penarikan |
| Perpanjangan (%) | Baik, tetapi lebih rendah dari DQ dalam pembentukan parah | Lebih tinggi — perpanjangan seragam yang lebih baik dan total perpanjangan |
| Kekerasan Dampak | Memadai untuk layanan; keberadaan inklusi terkontrol | Biasanya sebanding atau lebih baik untuk tujuan kemampuan bentuk |
| Kekerasan | Kekerasan permukaan sedang untuk meningkatkan tepi blanking | Sedikit lebih rendah untuk meningkatkan duktilitas dan mengurangi kecenderungan retak |
Mengapa ada perbedaan: - Kekuatan hasil yang lebih rendah dan perpanjangan yang lebih tinggi pada DQ berasal dari pengurangan konten interstitial (C, N), kontrol butir yang lebih halus dan tekstur yang dioptimalkan; ini memungkinkan logam mengalami regangan plastik yang lebih besar sebelum menyempit atau retak. - BQ mencapai kinerja yang lebih baik dalam proses yang memotong atau menggeser material dengan mentolerir sedikit lebih tinggi kekuatan dan karakteristik inklusi yang berbeda.
5. Kemampuan Las
Kemampuan las baja karbon rendah yang dilapisi dingin umumnya baik, tetapi perbedaan penting di mana pengelasan diikuti oleh pembentukan atau pengecatan.
Indeks kemampuan las seperti IIW Carbon Equivalent dapat digunakan untuk menilai kerentanan terhadap retak hidrogen dan kebutuhan untuk pemanasan awal:
$$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$
Parameter terkait untuk baja dengan mikro-paduan adalah Pcm:
$$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$
Interpretasi (kualitatif): - Baik BQ maupun DQ rendah dalam konten paduan dan biasanya memiliki skor $CE_{IIW}$ dan $P_{cm}$ yang rendah, menunjukkan kemampuan las yang baik secara umum dengan proses fusi konvensional. - Karbon yang lebih rendah dan kontrol interstitial yang lebih ketat pada DQ membuatnya sedikit lebih toleran dalam hal retak dingin setelah pengelasan, terutama ketika pembentukan berikutnya terjadi. - Untuk aplikasi kritis atau material dengan ketebalan tinggi, pemanasan awal, kontrol input panas, dan praktik termal pasca-las harus dipilih berdasarkan efek gabungan dari komposisi dan geometri bagian daripada hanya mengandalkan nama kelas saja.
6. Korosi dan Perlindungan Permukaan
BQ dan DQ bukanlah baja tahan karat; ketahanan korosi tergantung pada perlakuan permukaan dan pelapisan daripada komposisi.
- Perlindungan umum: galvanisasi (celup panas atau elektro), pelapisan elektro, pelapisan organik (cat, bubuk), pelapisan konversi, dan pasivasi sebelum pengecatan.
- Ketika baja tahan karat tidak termasuk, PREN tidak berlaku. Sebagai referensi, indeks PREN untuk baja tahan karat adalah:
$$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
- Rekomendasi: Tentukan sistem pelapisan dan perlakuan awal untuk lingkungan layanan (misalnya, galvanisasi celup panas untuk paparan luar; fosfatasi dan primer epoksi untuk bagian yang dicat di dalam ruangan). Bagian DQ yang dimaksudkan untuk permukaan dalam yang terlihat mungkin memerlukan penyelesaian permukaan yang lebih tinggi dan kontrol yang lebih ketat terhadap adhesi pelapisan.
7. Fabrikasi, Kemampuan Mesin, dan Kemampuan Bentuk
Pembentukan: - DQ lebih unggul untuk deep drawing, pembentukan regangan kompleks, dan operasi yang memerlukan perpanjangan seragam yang tinggi. Ini menunjukkan ketahanan yang lebih baik terhadap penipisan lokal dan earing ketika tekstur dan r-value dikendalikan. - BQ sangat cocok untuk blanking, punching, stamping sedang dan bagian di mana tepi geser yang bersih dan pengulangan dimensi adalah prioritas.
Kemampuan mesin: - Keduanya serupa untuk pemesinan sekunder; kemampuan mesin umumnya meningkat dengan belerang yang lebih tinggi (yang mungkin sedikit lebih ditoleransi oleh BQ), tetapi itu dapat merusak kemampuan tarik. - Untuk pemangkasan presisi tinggi dan operasi sekunder, kualitas tepi BQ setelah blanking dapat mengurangi biaya penyelesaian sekunder.
Penyelesaian permukaan: - DQ biasanya menerima kontrol permukaan yang lebih ketat dalam annealing dan pengurangan dingin untuk memastikan cat yang konsisten dan mengurangi risiko cacat permukaan setelah deep drawing.
8. Aplikasi Tipikal
| BQ (Blanking/Stampling Umum) | DQ (Deep Drawing/Pembentukan Parah) |
|---|---|
| Trim eksterior otomotif, braket, klip (di mana kualitas blanking dan kontrol dimensi penting) | Panel dalam otomotif, komponen tangki bahan bakar, cangkang yang ditarik kompleks |
| Komponen furnitur logam, penutup yang dicap sederhana | Cangkang peralatan (drum mesin cuci, liner dalam kulkas) yang memerlukan deep draws |
| Bagian di mana blanking dan stamping ekonomis mendominasi | Cangkir, panci, dan bagian kompleks yang memerlukan perpanjangan tinggi dan kerutan minimal |
Alasan pemilihan: - Pilih BQ di mana biaya, kualitas tepi, dan produktivitas blanking adalah faktor penentu. - Pilih DQ di mana penarikan besar tanpa sambungan, penampilan permukaan setelah pembentukan, dan ketahanan terhadap retak melalui ketebalan mengatur kinerja bagian.
9. Biaya dan Ketersediaan
- Biaya relatif: DQ biasanya dihargai lebih tinggi daripada BQ generik karena kontrol komposisi yang lebih ketat, pemrosesan tambahan (annealing terkontrol, kontrol tekstur) dan jaminan kualitas yang lebih tinggi pada sifat permukaan dan mekanik.
- Ketersediaan berdasarkan bentuk produk: Keduanya umumnya tersedia dalam gulungan, lembaran, dan strip. DQ mungkin lebih umum disimpan untuk industri otomotif dan peralatan dan dengan demikian tersedia dalam kondisi temper/anneal tertentu; BQ tersedia luas sebagai kelas baja dingin komersial umum.
- Tip pengadaan: Tentukan kondisi material (di-anneal, skin-passed, dilapisi) dan metrik kinerja kritis (r-value, hasil, perpanjangan, penyelesaian permukaan) daripada hanya mengandalkan nama kelas untuk memastikan kejelasan pasokan dan harga.
10. Ringkasan dan Rekomendasi
| Aspek | BQ | DQ |
|---|---|---|
| Kemampuan Las | Baik (baja karbon rendah yang khas) | Sedikit lebih baik dalam hal kemampuan bentuk pasca-las karena interstitial yang lebih rendah |
| Kekuatan–Ketangguhan | Kekuatan sedang, perilaku tepi yang baik | Kekuatan hasil sedikit lebih rendah, duktilitas lebih tinggi dan perpanjangan seragam |
| Biaya | Lebih rendah (kelas komersial umum) | Lebih tinggi (kontrol proses dan permukaan yang ketat) |
Kesimpulan dan rekomendasi: - Pilih BQ jika prioritas Anda adalah blanking ekonomis dan stamping umum di mana kualitas tepi, stabilitas dimensi, dan throughput adalah pendorong utama. BQ cocok untuk bagian yang tidak memerlukan pembentukan parah dan di mana kinerja pemotongan dan persyaratan penyelesaian permukaan yang berkurang dapat diterima. - Pilih DQ jika prioritas Anda adalah deep drawing, pembentukan kompleks, perpanjangan seragam yang tinggi, dan kondisi permukaan setelah pembentukan. DQ adalah pilihan yang tepat untuk komponen yang akan mengalami regangan plastik besar tanpa kerutan atau retak dan di mana kemampuan bentuk yang superior melebihi biaya material tambahan.
Nasihat pengadaan akhir: tentukan sifat mekanik yang diperlukan, penyelesaian permukaan, dan rute proses (anneal terus menerus vs anneal batch, persyaratan pelapisan) daripada hanya mengandalkan label "BQ" atau "DQ." Di mana kemampuan bentuk atau penampilan permukaan sangat penting, minta laporan uji material yang menunjukkan data r-value/anisotropi dan parameter annealing untuk memastikan kinerja yang dapat diulang di jalur produksi.