Cr12 vs Cr12MoV – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi

Pengenalan

Cr12 dan Cr12MoV adalah baja alat dengan krom tinggi dan karbon tinggi yang banyak digunakan untuk alat kerja dingin, bilah pemotong, punch, dan cetakan. Insinyur, manajer pengadaan, dan perencana manufaktur sering menghadapi dilema pemilihan antara memprioritaskan ketahanan aus (untuk umur panjang dan toleransi ketat) dan memprioritaskan ketahanan terhadap chip dan patah (untuk pemotongan yang berdampak atau terputus). Perbedaan praktis utama antara kelas ini terletak pada keseimbangan ketangguhan versus ketahanan aus yang dihasilkan oleh penambahan Mo dan V secara sengaja dalam Cr12MoV.

Kedua baja ini sering dibandingkan karena mereka memiliki kimia dasar yang kaya krom dan karbon tinggi yang menghasilkan karbida keras dan kekerasan tinggi setelah perlakuan panas, sementara variasi paduan menghasilkan perbedaan yang berarti dalam kemampuan pengerasan, pengerasan sekunder, dan dispersi karbida—faktor-faktor yang menentukan kinerja dalam layanan dan pilihan pemrosesan.

1. Standar dan Penunjukan

Standar dan penunjukan umum di mana Cr12 dan Cr12MoV atau kelas yang setara ditemukan:

• GB/T (Cina): Cr12 adalah penunjukan domestik; Cr12MoV adalah varian paduan Mo dan V.
• EN: Keluarga baja alat yang sebanding ditunjuk sebagai seri D (misalnya, D2) atau seri X tergantung pada paduan; kesetaraan harus diperiksa berdasarkan kimia.
• JIS: Standar baja alat Jepang mencantumkan baja kerja dingin krom tinggi yang serupa di bawah seri JS; periksa kecocokan kimia yang tepat.
• ASTM/ASME: Baja alat dicakup di bawah ASTM A600/A681 untuk batang baja alat dan spesifikasi lainnya — referensi silang berdasarkan komposisi.
• Klasifikasi: Baik Cr12 maupun Cr12MoV adalah baja alat kerja dingin dengan karbon tinggi dan krom tinggi (keluarga baja alat). Mereka bukan stainless (dalam arti ketahanan korosi), juga bukan baja struktural HSLA.

Selalu konfirmasi kesetaraan dengan memeriksa komposisi kimia aktual dan persyaratan sifat mekanik dalam sertifikat pemasok.

2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan

Komposisi nominal tipikal (wt%) yang biasanya ditentukan untuk kelas Cr12 dan Cr12MoV komersial. Ini adalah rentang representatif yang digunakan oleh produsen; verifikasi sertifikat pabrik aktual untuk pengadaan.

Elemen	Cr12 (tipikal, wt%)	Cr12MoV (tipikal, wt%)
C	1.35 – 1.65	1.35 – 1.65
Mn	0.20 – 0.60	0.20 – 0.60
Si	0.20 – 0.80	0.20 – 0.80
P	≤ 0.035	≤ 0.035
S	≤ 0.035	≤ 0.035
Cr	11.0 – 13.0	11.0 – 13.0
Ni	≤ 0.30	≤ 0.30
Mo	≤ 0.10 (sering jejak)	0.20 – 1.00
V	≤ 0.10 (sering jejak)	0.05 – 0.50
Nb	≤ 0.02	≤ 0.02
Ti	≤ 0.02	≤ 0.02
B	≤ 0.001	≤ 0.001
N	Jejak	Jejak

Bagaimana elemen paduan mempengaruhi sifat: - Karbon (C): Elemen pengerasan utama; C tinggi meningkatkan kekerasan tinggi melalui pembentukan karbida tetapi mengurangi kemampuan pengelasan dan ketangguhan. - Kromium (Cr): Mendorong pembentukan karbida krom keras (seperti M7C3/M23C6 dalam baja C tinggi), meningkatkan ketahanan aus, dan berkontribusi pada kemampuan pengerasan. - Molybdenum (Mo): Meningkatkan kemampuan pengerasan, memperhalus matriks karbida, memberikan pengerasan sekunder dan kekuatan suhu tinggi, serta meningkatkan ketangguhan dibandingkan dengan rekan yang bebas Mo. - Vanadium (V): Membentuk karbida vanadium yang sangat keras dan halus yang memperhalus butir dan meningkatkan ketahanan aus serta ketahanan terhadap abrasi; berkontribusi pada pengerasan sekunder dan ketangguhan dengan mengikat batas butir. - Mangan dan Silikon: Deoksidator dan modifikasi kekuatan/pengerasan dalam jumlah yang moderat. - P, S: Dijaga rendah untuk menghindari kerapuhan dan masalah kemampuan mesin.

Cr12 dioptimalkan untuk memaksimalkan kandungan karbida krom untuk ketahanan aus dengan Mo dan V minimal. Cr12MoV menambahkan Mo dan V untuk meningkatkan kemampuan pengerasan, ketangguhan, dan dispersi karbida dengan mengorbankan sedikit peningkatan biaya dan penurunan kemampuan pengelasan.

3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas

Mikrostruktur tipikal: - Setelah digulung atau dinormalisasi: Campuran martensit/ferrit yang dikuatkan dengan karbida kaya krom yang terdispersi (seperti Cr7C3/Cr23C6) dan karbida sekunder. Cr12 menunjukkan karbida krom yang lebih kasar; Cr12MoV menunjukkan karbida yang lebih halus dan lebih merata dengan presipitat kaya Mo dan V. - Setelah pendinginan dan tempering: Matriks martensitik yang didominasi dengan jaringan karbida krom stabil dan karbida Mo/V halus untuk Cr12MoV. Cr12 cenderung mempertahankan jaringan karbida yang lebih besar dan kontinu yang memaksimalkan ketahanan abrasi tetapi dapat bertindak sebagai situs inisiasi retak di bawah beban dampak.

Respons perlakuan panas: - Normalisasi: Memperhalus butir dan membantu melarutkan beberapa karbida; berguna sebelum pemesinan atau pemrosesan lebih lanjut. - Pengerasan (austenitisasi dan pendinginan): Suhu austenitisasi tipikal untuk baja alat keluarga Cr12 tinggi (misalnya, rentang 1000–1050°C tergantung pada ukuran bagian dan komposisi) untuk melarutkan karbida sejauh yang praktis untuk maksimum pengerasan sekunder; pastikan panduan pemasok. Pendinginan cepat (minyak atau minyak terputus) menghasilkan martensit; kandungan paduan mengontrol austenit yang tertahan dan kemampuan pengerasan. - Tempering: Dilakukan pada beberapa tahap tempering untuk mengurangi austenit yang tertahan, mengembangkan kekerasan sekunder (terutama pada kelas yang mengandung Mo), dan meredakan stres. Cr12MoV sering menunjukkan pengerasan sekunder yang lebih kuat karena karbida Mo/V; ini memungkinkan keseimbangan ketangguhan/kekerasan yang sedikit lebih baik setelah tempering.

Proses termo-mekanik (penggulungan terkontrol, penempaan) dapat meningkatkan ketangguhan dan keseragaman karbida, dan sangat bermanfaat untuk Cr12MoV untuk memanfaatkan paduannya untuk karbida yang lebih halus.

4. Sifat Mekanik

Rentang sifat mekanik tipikal setelah pendinginan dan tempering yang sesuai; nilai bervariasi dengan resep perlakuan panas, ukuran bagian, dan pemasok. Konfirmasi nilai dari laporan uji pabrik untuk desain.

Sifat	Cr12 (rentang tipikal)	Cr12MoV (rentang tipikal)
Kekuatan tarik (MPa)	900 – 1800	1000 – 2000
Kekuatan luluh (MPa)	700 – 1500	800 – 1700
Peregangan (%)	2 – 10	2 – 12
Ketangguhan impak (J, Charpy)	Rendah hingga sedang; meningkat dengan tempering	Sedang; umumnya lebih tinggi daripada Cr12 untuk kekerasan yang serupa
Kekerasan (HRC)	55 – 62 (dikeraskan sepenuhnya)	55 – 62 (dikeraskan sepenuhnya); dapat mempertahankan kekerasan lebih baik pada bagian yang lebih besar

Penjelasan: - Kekuatan dan kekerasan terutama dipengaruhi oleh karbon dan matriks martensitik; kedua kelas dapat mencapai kekerasan puncak yang serupa. Cr12MoV sering mencapai kekerasan yang sebanding sambil memberikan ketangguhan yang lebih baik dan pengerasan sepenuhnya karena Mo dan V. - Ketangguhan: Cr12MoV biasanya lebih tangguh (kurang rapuh) pada kekerasan yang setara karena Mo meningkatkan kemampuan pengerasan dan V memperhalus karbida dan batas butir, mengurangi kecenderungan untuk propagasi retak. - Duktibilitas: Keduanya adalah baja alat dengan duktibilitas rendah pada kekerasan tinggi, tetapi Cr12MoV dapat memberikan peregangan yang sedikit lebih tinggi dalam perlakuan tertentu.

5. Kemampuan Pengelasan

Kemampuan pengelasan baja alat dengan karbon tinggi dan krom tinggi umumnya menantang. Faktor kunci: kandungan karbon tinggi, jaringan karbida, dan kemampuan pengerasan.

Formula industri untuk menilai kemampuan pengelasan dan persyaratan pemanasan awal: - Setara karbon (IIW): $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Parameter yang lebih rinci (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: - Kedua formula menunjukkan pengaruh C, Cr, Mo, dan V pada kemampuan pengerasan dan kecenderungan untuk retak dingin. Nilai yang lebih tinggi menunjukkan perlunya pemanasan awal, kontrol input panas yang terkontrol, dan perlakuan panas pasca-las. - Cr12 (dengan C dan Cr tinggi) biasanya memerlukan pemanasan awal yang substansial dan tempering pasca-las; kemampuan pengelasan buruk tanpa prosedur yang ketat. - Cr12MoV, dengan tambahan Mo dan V, meningkatkan kemampuan pengerasan dan dapat meningkatkan nilai CE/Pcm lebih lanjut, yang dapat memperburuk kemampuan pengelasan dalam hal risiko retak, tetapi prosedur pengelasan yang terkontrol dan logam pengisi yang cocok dengan kemampuan pengerasan yang serupa atau sedikit lebih rendah, pemanasan awal untuk mengurangi laju pendinginan, dan tempering lokal pasca-las dapat menghasilkan sambungan yang dapat diterima. - Praktik terbaik: hindari pengelasan jika memungkinkan; lebih baik menggunakan pengikat mekanis atau brazing. Jika pengelasan diperlukan, konsultasikan spesifikasi prosedur pengelasan (WPS) dari pemasok material dan lakukan pengujian kualifikasi.

6. Korosi dan Perlindungan Permukaan

Baik Cr12 maupun Cr12MoV bukan stainless dalam arti umum; kandungan krom mereka sedikit meningkatkan ketahanan korosi dibandingkan dengan baja karbon biasa tetapi tidak memberikan pasivasi yang sebanding dengan paduan stainless.

• Opsi perlindungan permukaan: elektroplating, galvanisasi celup panas (terbatas untuk baja alat karena perubahan perlakuan panas), pengecatan, pelapisan bubuk, dan pelapisan spesifik aplikasi seperti PVD/CVD, pelapisan krom keras, atau nitriding untuk meningkatkan umur permukaan dan perlindungan korosi.
• Perlakuan termo-kimia: Nitriding dapat meningkatkan kekerasan permukaan dan kinerja aus untuk kelas baja alat tertentu tetapi harus dievaluasi terhadap dimensi dan sifat tarik yang diinginkan.
• Formula PREN tidak berlaku untuk baja alat non-stainless ini: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ Penggunaan PREN hanya berarti untuk baja stainless yang tahan korosi; untuk baja keluarga Cr12, perlindungan permukaan dan pelapisan menentukan kinerja korosi dalam layanan.

7. Fabrikasi, Kemampuan Mesin, dan Formabilitas

• Kemampuan mesin: Setelah dinormalisasi, kedua kelas dapat dimesin tetapi lebih sulit dibandingkan dengan baja paduan rendah karena karbon tinggi dan karbida keras. Cr12MoV mungkin sedikit kurang dapat dimesin karena karbida Mo/V yang halus; gunakan alat karbida, kecepatan pemotongan tinggi, dan pengaturan yang kaku. Pemesinan kasar biasanya dilakukan dalam kondisi dinormalisasi.
• Penggilingan dan penyelesaian: Keduanya memerlukan abrasif yang sesuai untuk karbida keras; karbida Cr12 yang lebih kasar dapat menghasilkan getaran jika alat tidak dioptimalkan.
• Pembentukan dan pembengkokan: Formabilitas dingin terbatas karena kandungan karbon dan karbida yang tinggi; pembentukan biasanya dilakukan dalam keadaan dinormalisasi atau dihindari. Pembentukan panas dimungkinkan tetapi akan memerlukan pemanasan ulang dan perlakuan panas penuh.
• Pertimbangan perlakuan panas: Risiko distorsi selama pengerasan dan tempering memerlukan fixture yang hati-hati dan toleransi pemesinan.

8. Aplikasi Tipikal

Cr12 (penggunaan umum)	Cr12MoV (penggunaan umum)
Bilah pemotong, bilah guillotine	Punch dan cetakan tugas berat yang terkena dampak dan aus
Pisau pemotong, alat pemotong dingin	Komponen cetakan progresif di mana pengerasan sepenuhnya dan ketangguhan diperlukan
Ruang cetakan plastik untuk bahan abrasif	Cetakan pemotongan dan pemangkasan tugas tinggi dengan pemotongan terputus
Piringan aus dengan paparan dampak moderat	Alat yang memerlukan ketahanan yang lebih baik terhadap chip dan umur yang lebih panjang pada bagian yang lebih besar

Rasional pemilihan: - Pilih Cr12 di mana ketahanan abrasi maksimum dan biaya efektif penting dan di mana beban sebagian besar kontinu (aus gesekan atau aus abrasif yang stabil) dengan dampak atau guncangan yang terbatas. - Pilih Cr12MoV ketika alat menghadapi dampak yang lebih tinggi, pemotongan terputus, ukuran penampang yang lebih besar di mana pengerasan sepenuhnya penting, atau ketika Anda memerlukan ketangguhan yang sedikit lebih tinggi dan ketahanan terhadap propagasi retak.

9. Biaya dan Ketersediaan

• Biaya relatif: Cr12 umumnya lebih murah dibandingkan Cr12MoV karena tidak adanya molibdenum dan vanadium yang signifikan. Mo dan V adalah elemen paduan yang lebih mahal dan meningkatkan biaya produksi.
• Ketersediaan: Kedua kelas tersedia secara luas dari produsen baja alat dan pusat layanan dalam bentuk produk umum (batang bulat, batang datar, pelat, blok yang dikeraskan dan ditempa). Varian Cr12 tanpa Mo/V mungkin sedikit lebih umum dan lebih murah dalam batch komoditas; Cr12MoV mungkin memerlukan perencanaan inventaris untuk ukuran khusus atau keadaan perlakuan panas.
• Bentuk produk: Batang, pelat, dan blok pra-dikeraskan; blanko yang ditempa dan dinormalisasi tersedia untuk keduanya, dengan waktu tunggu tergantung pada perlakuan panas dan layanan pemesinan.

10. Ringkasan dan Rekomendasi

Sifat	Cr12	Cr12MoV
Kemampuan pengelasan	Buruk; memerlukan pemanasan awal/pasca-panas yang ketat	Buruk hingga sedang; memerlukan kontrol yang hati-hati, mungkin lebih buruk oleh CE tetapi menawarkan cara untuk mengurangi risiko retak
Seimbang Kekuatan–Ketangguhan	Kekerasan tinggi dan ketahanan aus; ketangguhan lebih rendah	Kekerasan puncak serupa tetapi ketangguhan dan pengerasan sepenuhnya yang lebih baik
Biaya	Lebih rendah	Lebih tinggi

Rekomendasi: - Pilih Cr12 jika Anda memerlukan baja alat kerja dingin yang hemat biaya dan sangat tahan aus untuk aus gesekan abrasif, pemotongan tepi halus, atau aplikasi di mana beban dampak terbatas dan pengelasan harus dihindari. - Pilih Cr12MoV jika aplikasi melibatkan pemotongan terputus, beban dampak atau guncangan yang lebih tinggi, ukuran penampang yang lebih besar di mana pengerasan sepenuhnya penting, atau ketika Anda memerlukan keseimbangan ketangguhan yang lebih baik tanpa mengorbankan kekerasan permukaan yang signifikan—menerima biaya material yang lebih tinggi dan kebutuhan untuk perlakuan panas dan prosedur pengelasan yang lebih hati-hati.

Catatan praktis akhir: selalu verifikasi sertifikat pabrik pemasok untuk kimia dan praktik perlakuan panas, lakukan percobaan perlakuan panas dan pengujian layanan untuk alat yang kritis, dan konsultasikan lembar data produsen baja untuk mencocokkan varian spesifik (misalnya, tingkat Mo dan V yang tepat) dengan kebutuhan aplikasi Anda.