CR1 vs CR2 – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Pengenalan
CR1 dan CR2 adalah singkatan yang umum digunakan dalam industri untuk membedakan dua jenis baja karbon yang dilapisi dingin yang perbedaan utamanya adalah spesifikasi kualitas permukaan dan kontrol pemrosesan terkait. Insinyur, manajer pengadaan, dan perencana manufaktur sering menghadapi keputusan: memilih opsi dengan biaya lebih rendah dengan penyelesaian permukaan standar atau membayar lebih untuk kualitas permukaan yang lebih tinggi yang menyederhanakan pemrosesan hilir (misalnya, penyelesaian, pelapisan, atau pembentukan). Konteks keputusan mencakup menyeimbangkan anggaran perlindungan korosi versus penampilan akhir, memprioritaskan kemampuan pengelasan dan pembentukan di atas penyelesaian kosmetik, dan mencocokkan kelas permukaan lembaran atau strip dengan proses hilir seperti penarikan dalam atau penggunaan arsitektur luar.
Walaupun CR1 dan CR2 memiliki keluarga metalurgi yang secara umum mirip (baja karbon rendah, baja yang dikurangi dingin), mereka sering dibandingkan karena satu kelas memberlakukan batasan penampilan permukaan dan cacat yang lebih ketat, sementara yang lain menerima lebih banyak variabilitas dalam kondisi permukaan. Perbedaan itu mempengaruhi pemilihan pemasok, kriteria inspeksi, dan sering kali proses sekunder (pengasaman, pelunakan, penghalusan, dan perlakuan permukaan).
1. Standar dan Penunjukan
CR1 dan CR2 adalah kelas baja yang dilapisi dingin secara komersial. Mereka bukan penunjukan paduan internasional universal seperti ASTM A36 atau EN 10025, tetapi biasanya dipetakan ke standar produk baja karbon yang dilapisi dingin dan spesifikasi pemasok. Standar dan keluarga yang relevan untuk dikonsultasikan meliputi: - EN 10130 — Baja non-paduan yang dilapisi dingin untuk pembentukan dingin (Eropa). - JIS G3141 — Lembaran dan strip baja karbon yang dikurangi dingin (Jepang). - Standar GB/T untuk baja karbon yang dilapisi dingin (Cina). - Spesifikasi produk pemasok dan nasional yang mendefinisikan kelas permukaan, toleransi, dan operasi penyelesaian.
Klasifikasi: CR1 dan CR2 adalah baja karbon (ringan) yang diproduksi dengan penggulungan dingin; mereka bukan baja alat, baja tahan karat, atau kelas HSLA kecuali dimodifikasi secara khusus oleh produsen. Penunjukan mereka terutama berkaitan dengan kelas kualitas permukaan dan kontrol pemrosesan daripada keluarga paduan yang berbeda.
2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan
Keluarga produk yang diberi label CR1/CR2 biasanya adalah baja yang dikurangi dingin dengan karbon rendah. Alih-alih mewakili kimia yang unik, kelas biasanya mencerminkan kombinasi komposisi kimia nominal dan standar perlakuan/periksa permukaan yang ditentukan. Tabel di bawah ini merangkum niat paduan yang khas dan keberadaan elemen untuk dua kelas dalam istilah kualitatif.
| Elemen | CR1 (kelas permukaan A) | CR2 (kelas permukaan B; kontrol lebih ketat) |
|---|---|---|
| C | Rendah (baja karbon komersial) | Rendah (mirip dengan CR1) |
| Mn | Rendah–sedang (deoksidasi dan kekuatan) | Rendah–sedang (mirip) |
| Si | Rendah (deoksidasi) | Rendah (mirip) |
| P | Jejak (terkendali) | Jejak (terkendali dengan batas yang lebih ketat mungkin) |
| S | Jejak (terkendali; mungkin sedikit lebih rendah untuk permukaan yang lebih baik) | Jejak (sering lebih rendah untuk penyelesaian yang lebih baik) |
| Cr | Tidak ditambahkan secara sengaja (kecuali khusus) | Tidak ditambahkan secara sengaja |
| Ni | Tidak ditambahkan secara sengaja | Tidak ditambahkan secara sengaja |
| Mo | Tidak ditambahkan secara sengaja | Tidak ditambahkan secara sengaja |
| V | Tidak ditambahkan secara sengaja (kecuali varian mikro paduan) | Tidak ditambahkan secara sengaja |
| Nb, Ti | Mikro paduan sesekali dalam produk khusus | Jarang dalam kelas CR standar |
| B | Jejak (tidak khas) | Jejak (tidak khas) |
| N | Nitrogen terlarut pada tingkat rendah | Nitrogen terlarut pada tingkat rendah |
Catatan: - Batasan kimia yang tepat ditetapkan oleh spesifikasi pemasok/produk atau oleh standar nasional yang dirujuk. Pasangan CR1/CR2 biasanya berada dalam keluarga besar baja karbon yang dilapisi dingin: perbedaan komposisi adalah minor; perbedaan industri terletak pada cacat permukaan yang diizinkan dan kontrol proses (kebersihan, jadwal pelunakan, penghalusan). - Strategi paduan untuk baja ini bertujuan untuk menjaga karbon dan elemen residu rendah untuk pembentukan dan kemampuan pengelasan yang baik. Jika kekuatan yang lebih tinggi diperlukan, kelas HSLA atau mikro-paduan yang terpisah digunakan.
3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas
Mikrostruktur khas: - Kedua kelas diproduksi dengan penggulungan dingin dari baja karbon rendah diikuti dengan pelunakan untuk mengembalikan duktilitas. Mikrostruktur yang dihasilkan umumnya adalah ferit dengan fraksi pearlit yang bervariasi (tergantung pada karbon dan sejarah pendinginan). - Pengurangan dingin memperkenalkan mikrostruktur feritik yang terdeformasi dengan butiran yang memanjang; pelunakan menghasilkan butiran ferit equiaxed yang terkrystal ketika sepenuhnya dilunakkan.
Proses dan respons: - Pelunakan penuh (pelunakan rekristalisasi): mengembalikan duktilitas dan menghasilkan mikrostruktur yang lembut dan seragam yang cocok untuk pembentukan. Baik CR1 maupun CR2 merespons dengan cara yang sama terhadap pelunakan penuh karena kimia massanya mirip. - Pelunakan kontinu atau pelunakan kotak dapat digunakan; produk CR2 (kelas permukaan yang lebih ketat) sering menerima siklus pelunakan yang lebih terkontrol untuk mengurangi skala dan dekarbonisasi permukaan serta mencapai karakteristik oksida permukaan yang konsisten. - Pemrosesan termo-mekanis (TMT) dan pendinginan & temper tidak khas untuk baja karbon rendah CR1/CR2 standar. Jika kekuatan yang lebih tinggi diperlukan, produsen akan menyediakan kelas yang berbeda (HSLA atau mikro-paduan) daripada mengubah label CR1/CR2.
Implikasi: - Perbedaan mikrostruktur utama berasal dari tingkat kerja dingin, kualitas pelunakan, dan penanganan permukaan daripada paduan massal. CR2 biasanya diproses dengan kontrol yang lebih ketat atas atmosfer pelunakan, pendinginan, dan pembersihan untuk membatasi cacat permukaan dan dekarbonisasi.
4. Sifat Mekanik
Sifat kuantitatif tergantung pada kimia yang tepat, pengurangan dingin, dan praktik pelunakan. Alih-alih angka absolut, tabel di bawah ini membandingkan perilaku mekanik yang diharapkan dalam istilah kualitatif.
| Sifat | CR1 | CR2 |
|---|---|---|
| Kekuatan tarik | Rentang baja yang dilapisi dingin komersial; kontrol standar | Mirip dengan CR1; mungkin ditentukan dengan toleransi yang lebih ketat |
| Kekuatan luluh | Tipikal untuk baja yang dilapisi dingin ringan; sedang | Sebanding, dengan kontrol yang lebih dekat terhadap batas spesifikasi |
| Peregangan (duktilitas) | Baik setelah pelunakan | Baik; pelunakan yang terkontrol dapat meningkatkan konsistensi |
| Kekerasan | Rendah–sedang, cocok untuk pembentukan | Mirip; beberapa vendor mengontrol kekerasan lebih ketat untuk CR2 |
Interpretasi: - Tidak ada kelas yang secara inheren lebih kuat berdasarkan komposisi; perbedaan dalam sifat mekanik terutama disebabkan oleh kontrol pemrosesan dan toleransi. Kontrol proses CR2 yang lebih ketat dapat menghasilkan sebaran sifat yang lebih sempit yang berharga untuk pembentukan presisi atau rakitan yang memerlukan kecocokan mekanis yang dekat.
5. Kemampuan Pengelasan
Kemampuan pengelasan CR1 dan CR2 umumnya sangat baik, karena keduanya adalah baja karbon rendah yang dilapisi dingin dengan kemampuan pengerasan yang terbatas. Faktor kunci: - Kandungan karbon yang rendah mengurangi risiko zona terpengaruh panas (HAZ) yang keras dan rapuh. - Tingkat paduan dan elemen residu yang rendah meminimalkan kerentanan terhadap retak dingin.
Indeks kemampuan pengelasan yang berguna: - Setara karbon (IIW): $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Rumus Pcm untuk kerentanan retak dingin: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$
Panduan interpretasi: - Karena kelas CR rendah dalam kandungan karbon dan paduan, nilai $CE_{IIW}$ dan $P_{cm}$ biasanya akan rendah, menunjukkan kemampuan pengelasan yang baik untuk proses pengelasan fusi dan tahanan yang umum. - Perbedaan kualitas permukaan: kondisi permukaan CR2 yang lebih baik mengurangi risiko cacat pengelasan yang disebabkan oleh kontaminasi permukaan, residu pelapisan, atau skala. Untuk produk yang dilapisi atau dicat, pembersihan sebelum pengelasan tetap penting. - Pemanasan awal dan perlakuan panas pasca pengelasan jarang diperlukan untuk baja CR1/CR2 standar dalam rentang ketebalan yang khas, tetapi mungkin diperlukan untuk bagian berat atau saat bergabung dengan baja paduan yang lebih tinggi.
6. Korosi dan Perlindungan Permukaan
Baja non-tahan karat (CR1/CR2) tidak memberikan ketahanan korosi yang signifikan melalui paduan; perlindungan bergantung pada pelapisan dan penyelesaian permukaan. - Perlindungan umum: galvanisasi (celup panas atau elektrogalvanisasi), pelapisan organik (primer, sistem cat), pelapisan konversi (fosfat), dan pasivasi untuk permukaan yang dilapisi. - Kualitas permukaan penting: kebersihan permukaan CR2 yang lebih baik dan insiden cacat yang lebih rendah menghasilkan daya rekat pelapisan yang lebih baik dan perlindungan korosi yang lebih merata. Kerusakan permukaan lokal yang berkurang mengurangi lokasi inisiasi korosi.
Jika membahas baja tahan karat (tidak khas untuk CR1/CR2), angka setara ketahanan pitting (PREN) akan digunakan: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ Untuk CR1/CR2 indeks ini tidak berlaku karena ini bukan paduan tahan karat.
7. Fabrikasi, Kemudahan Pemesinan, dan Kemampuan Pembentukan
- Pembentukan dan penarikan dalam: Baja karbon rendah yang dilapisi dingin (baik CR1 maupun CR2) umumnya memiliki kemampuan pembentukan yang sangat baik setelah pelunakan yang tepat. CR2, dengan kontrol permukaan yang lebih ketat, lebih disukai ketika penampilan permukaan setelah pembentukan sangat penting (misalnya, panel yang terlihat, peralatan).
- Pembengkokan dan penempaan: Kedua kelas bekerja dengan baik dalam operasi cetakan progresif dan penempaan. Toleransi ketebalan dan permukaan CR2 yang lebih ketat mengurangi risiko cacat yang terlihat (kerutan, goresan) pada bagian yang selesai.
- Kemudahan pemesinan: Baja yang dilapisi dingin dapat diproses dengan moderat. Perbedaan kemudahan pemesinan antara CR1 dan CR2 kecil; namun, konsistensi penyelesaian permukaan di CR2 dapat mengurangi waktu penyelesaian sekunder.
- Penyelesaian: Karena CR2 diproses untuk integritas permukaan yang lebih baik, penyelesaian mekanis atau kimia yang lebih sedikit mungkin diperlukan sebelum pengecatan atau pelapisan, menghemat langkah-langkah manufaktur.
8. Aplikasi Tipikal
| CR1 (kontrol permukaan standar) | CR2 (kontrol permukaan yang lebih baik) |
|---|---|
| Komponen struktural di mana penyelesaian permukaan tidak kritis (subframe, dukungan internal) | Panel eksterior yang terlihat, kulit peralatan, panel arsitektur |
| Fabrikasi umum dan bagian yang dibentuk tidak kritis | Komponen yang ditarik dalam yang memerlukan permukaan halus dan bebas cacat |
| Bagian yang diprimer atau dilapisi berat di mana penampilan substrat tertutup | Bagian yang dimaksudkan untuk pelapisan tipis atau elektroplating di mana kualitas substrat mempengaruhi penyelesaian |
| Aplikasi massal yang sensitif terhadap biaya, bentuk stok | Aplikasi di mana standar inspeksi menuntut tingkat cacat permukaan yang rendah |
Rasional pemilihan: - Pilih CR1 ketika proses hilir (pelapisan berat, pengelasan, atau penggunaan internal) mentolerir cacat permukaan dan biaya menjadi prioritas. - Pilih CR2 ketika penyelesaian hilir, penampilan visual, atau pelapisan yang sensitif terhadap daya rekat memerlukan permukaan yang lebih baik dan konsisten.
9. Biaya dan Ketersediaan
- Biaya: CR2 biasanya memerlukan biaya lebih tinggi dibandingkan CR1 karena kontrol proses yang lebih ketat, peningkatan inspeksi, dan mungkin langkah-langkah pelunakan dan pembersihan yang lebih ketat. Biaya tambahan bervariasi berdasarkan pemasok, wilayah, dan jumlah pesanan.
- Ketersediaan: Kedua kelas umumnya diproduksi oleh pabrik penggulungan dingin dan disimpan oleh distributor. CR1 mungkin lebih banyak tersedia dalam jumlah besar, sementara CR2 mungkin disimpan dalam rentang lebar/ketebalan yang lebih sempit dan dalam kelas permukaan yang lebih terbatas.
- Bentuk produk: Koil, lembaran, dan koil yang dipotong adalah bentuk pasokan standar. Waktu tunggu untuk CR2 bisa sedikit lebih lama jika kelas permukaan yang diperlukan kurang umum diproduksi atau jika perlakuan khusus (pelunakan bersih, penghalusan) diminta.
10. Ringkasan dan Rekomendasi
| Atribut | CR1 | CR2 |
|---|---|---|
| Kemampuan pengelasan | Sangat baik (standar) | Sangat baik (standar); keuntungan kebersihan permukaan |
| Kekuatan–Ketangguhan | Rentang baja karbon rendah yang tipikal; toleransi standar | Sifat massal yang mirip; kontrol proses yang lebih ketat menghasilkan sebaran yang lebih sempit |
| Biaya | Lebih rendah (lebih ekonomis) | Lebih tinggi (premium untuk kualitas dan kontrol permukaan) |
Rekomendasi: - Pilih CR1 jika Anda memerlukan baja karbon yang dilapisi dingin yang ekonomis untuk bagian struktural internal, aplikasi di mana pelapisan berat menutupi penampilan substrat, atau di mana cacat permukaan tidak mempengaruhi kinerja. - Pilih CR2 jika Anda memerlukan keseragaman permukaan yang lebih baik untuk komponen yang terlihat, daya rekat pelapisan yang superior, kontrol ketebalan/toleransi yang dekat, atau pengurangan operasi penyelesaian (polishing/perbaikan). CR2 lebih disukai ketika cacat permukaan akan memerlukan pengerjaan ulang atau menyebabkan penolakan kosmetik.
Catatan akhir: Karena terminologi CR1 dan CR2 dapat bervariasi berdasarkan pemasok dan wilayah, selalu verifikasi kelas permukaan yang tepat, toleransi sifat mekanik, dan kimia pada sertifikat pabrik atau produk sebelum pembelian. Untuk aplikasi kritis (pengelasan ke logam yang berbeda, pembentukan yang parah, atau persyaratan korosi yang ketat), minta data uji pemasok dan setujui kriteria penerimaan untuk cacat permukaan, kompatibilitas pelapisan, dan sifat mekanik.