DC03 vs DC04 – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi

Pengenalan

DC03 dan DC04 adalah dua baja karbon rendah non-aloy yang dilapisi dingin yang umum ditentukan, diproduksi terutama untuk aplikasi penarikan dalam dan pembentukan umum. Insinyur, manajer pengadaan, dan perencana manufaktur sering kali harus memilih antara keduanya saat menyeimbangkan kemampuan bentuk, hasil proses, biaya, dan operasi hilir seperti pengelasan dan pelapisan.

Dilema pemilihan praktis berpusat pada kemampuan bentuk versus kekuatan marginal — satu grade dioptimalkan untuk daya tarik dan perpanjangan yang sedikit lebih baik, sementara yang lainnya mempertahankan kekuatan yang sebanding dengan respons mekanis yang sedikit berbeda dalam beberapa operasi pembentukan atau penyambungan. Karena keduanya disuplai sebagai gulungan dan lembaran yang dilapisi dingin di bawah rute pemrosesan yang serupa, perbedaan mereka kecil tetapi berakibat penting untuk toleransi pembentukan yang ketat, operasi penarikan dalam, dan pencetakan produksi dengan laju tinggi.

1. Standar dan Penunjukan

• Penunjukan utama: EN 10130 — DC03 dan DC04 didefinisikan di bawah seri EN 10130 sebagai baja karbon rendah yang dilapisi dingin untuk pembentukan dingin.
• Standar lain yang sering dirujuk untuk baja penarikan yang dilapisi dingin yang sebanding:
• ASTM/ASME: ASTM A1008 / A1008M (mengandung kualitas penarikan komersial yang sebanding, tetapi kesetaraan yang tepat memerlukan verifikasi dari pemasok)
• JIS: JIS G3141 (SPCC dan grade terkait adalah kategori yang sebanding dalam sistem Jepang; kesetaraan langsung harus diperiksa)
• GB (Cina): Berbagai standar GB/T mencakup baja yang dilapisi dingin; kesetaraan harus ditetapkan kasus per kasus dengan sertifikat pabrik
• Klasifikasi: Baik DC03 maupun DC04 adalah baja karbon (karbon rendah) yang dilapisi dingin, bukan stainless, bukan HSLA maupun baja alat. Mereka ditujukan untuk pembentukan daripada aplikasi struktural berkekuatan tinggi.

2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan

Tabel: Elemen khas yang perlu dipertimbangkan untuk DC03 dan DC04 (panduan kualitatif)

Penjelasan: - Kedua grade secara sengaja rendah karbon dan rendah paduan untuk memaksimalkan kemampuan bentuk dingin dan perilaku yang dapat diprediksi dan seragam dalam penarikan dalam dan pembengkokan. - Setiap mikro-paduan (misalnya, Ti, Nb) akan disengaja oleh pabrik untuk mengontrol ukuran butir atau sifat permukaan; ini bukan bagian dari definisi standar untuk DC03/DC04 dan bervariasi menurut pemasok. - Kandungan paduan yang moderat menjaga kemampuan pengerasan tetap rendah, menyederhanakan pembentukan dan memungkinkan penyelesaian permukaan yang baik dan pelapisan.

3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas

• Mikrostruktur tipikal: DC03 dan DC04 yang dilapisi dingin biasanya menunjukkan mikrostruktur ferritik dengan matriks ferrit halus dan efek residual dari pekerjaan dingin (butir yang memanjang dan kerapatan dislokasi). Annealing rekristalisasi (annealing kontinu atau annealing batch) digunakan untuk mengembalikan duktilitas dan memperhalus struktur butir sebelum operasi penggulungan dingin akhir dan operasi skin-pass.
• Rute pemrosesan:
• DC yang dikeraskan: Sebagian besar grade DC dikirim dalam kondisi lunak dan duktil (ferrit yang sepenuhnya rekristalisasi). Ini menghasilkan kemampuan bentuk yang sangat baik dan sifat mekanis yang konsisten.
• Normalisasi/mendinginkan & tempering: Tidak umum atau diperlukan untuk DC03/DC04; operasi ini digunakan untuk baja berkekuatan lebih tinggi. Mencoba mendinginkan/tempering pada grade DC yang rendah paduan tidak akan menghasilkan kemampuan pengerasan yang signifikan karena kandungan karbon dan paduan yang rendah.
• Kontrol termo-mekanis: Tidak berlaku dengan cara yang sama seperti untuk baja HSLA; penyesuaian proses (pendinginan terkontrol setelah anneal) mempengaruhi ukuran butir dan nilai r (anisotropi plastik) yang pada gilirannya mempengaruhi kinerja penarikan dalam.
• Efek bersih: DC04 umumnya diproduksi atau dipilih untuk memberikan mikrostruktur annealed yang sedikit lebih duktil (perpanjangan lebih tinggi dan distribusi regangan yang lebih baik pada pembentukan) dibandingkan DC03, yang mungkin menunjukkan hasil yang sedikit lebih tinggi atau respons yang sedikit lebih kaku dalam beberapa kasus.

4. Sifat Mekanis

Tabel: Sifat komparatif (rentang kualitatif dan perilaku tipikal; nilai bervariasi dengan ketebalan, temper, dan praktik pabrik)

Penjelasan: - Perbedaan mekanis utama: DC04 biasanya dioptimalkan untuk perpanjangan yang sedikit lebih besar dan kekuatan hasil yang lebih rendah, yang diterjemahkan menjadi kinerja penarikan dalam/kepemilikan bentuk yang lebih baik. - Tidak ada grade yang dirancang untuk aplikasi dampak tinggi atau suhu tinggi; mereka dioptimalkan untuk pembentukan lembaran logam, pengecatan, dan operasi pelapisan. - Tingkat sifat mekanis sangat bergantung pada ketebalan, toleransi ukuran, dan siklus annealing yang digunakan oleh pabrik.

5. Kemampuan Las

Pertimbangan kemampuan las untuk DC03 dan DC04: - Kandungan karbon rendah dan paduan minimal berarti kedua grade memiliki kemampuan las yang baik di bawah metode umum (MIG/MAG, TIG, pengelasan titik resistensi). Kemampuan pengerasan yang rendah mengurangi risiko pembentukan martensit rapuh di HAZ dibandingkan dengan baja karbon tinggi. - Mikro-paduan atau kandungan Mn yang lebih tinggi dalam beberapa varian pabrik dapat sedikit meningkatkan kemampuan pengerasan; oleh karena itu, kualifikasi prosedur las harus dilakukan ketika dimaksudkan untuk struktur kritis.

Indeks dan rumus kualitatif yang berguna: - Carbon Equivalent (IIW) untuk penilaian kualitatif: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Rumus Pcm memberikan pandangan yang lebih luas: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretasi: - Untuk kedua DC03 dan DC04, $CE_{IIW}$ dan $P_{cm}$ nilai rendah karena hampir tidak ada elemen paduan; ini menunjukkan kemampuan las yang menguntungkan dengan tindakan pencegahan standar (input panas terkontrol, pengisi yang sesuai, desain sambungan). - Suhu pra-panas/suhu antar biasanya tidak diperlukan untuk ukuran tipis, tetapi bagian atau rakitan yang lebih tebal dengan grade campuran harus ditinjau dengan insinyur pengelasan.

6. Korosi dan Perlindungan Permukaan

• Ini adalah baja karbon non-stainless; ketahanan korosi intrinsik terbatas pada perilaku baja ringan yang khas.
• Strategi perlindungan permukaan umum:
• Galvanisasi celup panas (pelapisan seng) untuk memberikan perlindungan korosi atmosfer jangka panjang.
• Galvanisasi elektro ketika permukaan yang lebih halus dan ketebalan pelapisan yang terkontrol diperlukan (aplikasi pra-pelapisan).
• Pelapisan organik: primer dan sistem cat untuk perlindungan estetika dan lingkungan.
• Pelapisan konversi fosfat sebelum pengecatan untuk meningkatkan daya rekat dan ketahanan korosi.
• Rumus PREN tidak berlaku karena DC03/DC04 bukanlah baja stainless. Untuk pemilihan stainless, indikator PREN berguna: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• Klarifikasi: Karena kromium dan molibdenum dapat diabaikan dalam grade DC, perlindungan korosi bergantung pada pelapisan daripada komposisi paduan.

7. Fabrikasi, Kemampuan Mesin, dan Kemampuan Bentuk

• Kemampuan bentuk: DC04 biasanya menawarkan kemampuan bentuk yang lebih baik (kapasitas regangan dan kedalaman penarikan yang lebih tinggi) dan sering kali ditentukan di mana penarikan dalam yang parah, hem, atau pembengkokan radius ketat diperlukan.
• Pembengkokan dan hem: Kedua grade berkinerja baik; DC04 memberikan penarikan flens yang lebih konsisten dan pengembalian yang lebih rendah dalam banyak operasi pembentukan karena kekuatan hasil yang sedikit lebih rendah dan perpanjangan yang lebih tinggi.
• Pemotongan dan blanking: Kinerja serupa; keausan pemotong moderat karena kekerasan rendah. Kualitas tepi tergantung pada kondisi alat dan ukuran lembaran.
• Kemampuan mesin: Baja ini tidak dioptimalkan untuk pemesinan kecepatan tinggi; kemampuan mesin dapat diterima tetapi tidak luar biasa. Versi dengan belerang lebih tinggi meningkatkan kemampuan mesin tetapi mengurangi kemampuan bentuk; grade DC bertujuan untuk S rendah untuk menjaga kemampuan bentuk.
• Penyelesaian permukaan: Grade DC disuplai dengan permukaan halus dan bersih yang cocok untuk pengecatan dan pelapisan. Penanganan yang hati-hati diperlukan untuk menghindari kerusakan permukaan yang merusak daya rekat pelapisan.

8. Aplikasi Tipikal

Rasional pemilihan: - Pilih DC04 ketika kemampuan bentuk maksimum dan penarikan yang lebih dalam mengurangi risiko retak dan limbah dalam operasi pencetakan yang kompleks. - Pilih DC03 ketika kekakuan sedikit lebih tinggi atau perbedaan biaya/ketersediaan marginal lebih menguntungkan dan tingkat pembentukan lebih rendah.

9. Biaya dan Ketersediaan

• Biaya relatif: Kedua grade adalah baja yang dilapisi dingin komoditas dan biasanya dipatok dengan harga serupa. DC04 mungkin memerlukan sedikit premium di beberapa pasar di mana siklus anneal spesifik atau kontrol kemampuan bentuk yang lebih ketat diperlukan.
• Ketersediaan: Tersedia luas dari pabrik Eropa dan global dalam gulungan dan lembaran. Waktu tunggu dan ketersediaan ukuran bervariasi menurut pabrik dan lokasi; opsi pra-pelapisan atau galvanis mungkin memiliki waktu tunggu terpisah.
• Bentuk produk: Gulungan/lembaran yang dilapisi dingin, dipotong sesuai panjang, blank. Penyelesaian permukaan khusus atau produk yang dilapisi mungkin tunduk pada jumlah pesanan minimum.

10. Ringkasan dan Rekomendasi

Tabel: Ringkasan komparatif tingkat tinggi

Kesimpulan dan rekomendasi praktis: - Pilih DC04 jika proses Anda memerlukan kemampuan bentuk yang lebih baik, penarikan yang lebih dalam, perpanjangan yang lebih tinggi, atau risiko retak yang lebih rendah dalam pencetakan kompleks. DC04 adalah pilihan yang lebih aman ketika pengembalian minimal dan regangan maksimum diperlukan selama pembentukan. - Pilih DC03 jika operasi pembentukan kurang parah, jika Anda memprioritaskan kekakuan sedikit lebih tinggi atau batasan biaya/ketersediaan yang identik, atau jika proses Anda telah divalidasi pada DC03 dan tidak memerlukan perpanjangan tambahan dari DC04.

Catatan akhir: Karena sifat tergantung pada ketebalan, praktik annealing pabrik, dan perlakuan permukaan, selalu tinjau sertifikat uji pabrik dan, di mana bagian kritis, lakukan percobaan pembentukan atau produksi pilot dengan gulungan dan temper yang tepat. Ketika ragu, diskusikan dengan pemasok baja untuk data spesifik pabrik dan minta gulungan sampel untuk validasi proses.