DP780 vs DP980 – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Pengenalan
Stainless dual-phase DP780 dan DP980 adalah baja berkekuatan tinggi yang digunakan secara luas (AHSS) yang ditentukan oleh tingkat kekuatan tarik minimum (sekitar 780 MPa dan 980 MPa, masing-masing). Insinyur, manajer pengadaan, dan perencana manufaktur biasanya menyeimbangkan faktor-faktor yang bersaing — kekuatan versus formabilitas, biaya versus kinerja, dan kemampuan pengelasan versus ketahanan tabrakan yang diperlukan — saat memilih antara kelas-kelas ini.
Perbedaan teknis utama antara DP780 dan DP980 adalah rezim kekuatan tarik/kekuatan luluh yang ditargetkan: DP980 diformulasikan dan diproses untuk memberikan tingkat kekuatan tarik yang jauh lebih tinggi dibandingkan DP780, yang mempengaruhi paduan, pemrosesan, kemampuan pengerasan, dan perilaku hilir. Karena kedua kelas ini didefinisikan berdasarkan sifat (bukan komposisi tetap tunggal), mereka sering dibandingkan untuk komponen otomotif struktural, bagian keselamatan, dan aplikasi lain di mana optimasi kekuatan terhadap berat sangat penting.
1. Standar dan Penunjukan
- Dokumen internasional dan industri umum yang mencakup baja dual-phase (DP) dan kelas sifat AHSS meliputi:
- Seri EN 10149 (baja berkekuatan tinggi yang dilas panas dan dingin untuk pembentukan dingin)
- Spesifikasi terkait AHSS dari JIS (standar industri Jepang)
- GB/T (standar nasional Tiongkok) untuk baja otomotif berkekuatan tinggi
- Data produk dari OEM dan produsen baja (misalnya, standar dari produsen otomotif)
- Klasifikasi: DP780 dan DP980 adalah baja berkekuatan tinggi dengan paduan rendah dan termasuk dalam keluarga AHSS (baja dual-phase). Mereka bukan baja tahan karat, baja alat, atau baja karbon klasik dalam arti spesifikasi tujuan tunggal; mereka dipaduan/diproses untuk mencapai mikrostruktur dual-phase ferrite-martensite dengan kekuatan yang ditingkatkan dan ketangguhan yang wajar.
2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan
Catatan: Kelas DP didasarkan pada sifat; komposisi kimia bervariasi menurut pemasok dan jalur produksi. Tabel di bawah ini memberikan rentang representatif yang umum ditemukan dalam produk DP780 dan DP980 komersial (wt%).
| Elemen | DP780 (wt% tipikal) | DP980 (wt% tipikal) |
|---|---|---|
| C | 0.06 – 0.12 | 0.08 – 0.18 |
| Mn | 1.2 – 2.0 | 1.3 – 2.5 |
| Si | 0.2 – 0.6 | 0.2 – 0.6 |
| P | ≤ 0.025 (jejak) | ≤ 0.025 (jejak) |
| S | ≤ 0.01 (jejak) | ≤ 0.01 (jejak) |
| Cr | 0 – 0.30 | 0 – 0.30 |
| Ni | 0 – 0.50 | 0 – 0.50 |
| Mo | 0 – 0.20 | 0 – 0.25 |
| V | 0 – 0.10 | 0 – 0.15 |
| Nb | 0 – 0.06 | 0 – 0.06 |
| Ti | 0 – 0.05 | 0 – 0.05 |
| B | 0 – 0.002 | 0 – 0.002 |
| N | ≤ 0.02 | ≤ 0.02 |
Bagaimana paduan mempengaruhi sifat: - Karbon dan mangan adalah kontributor utama kekuatan; peningkatan karbon meningkatkan kekuatan tarik dan kekuatan luluh tetapi mengurangi kemampuan pengelasan dan ketangguhan. - Silikon digunakan untuk meningkatkan kekuatan melalui larutan padat dan untuk menekan pembentukan karbida selama annealing interkritikal, membantu pembentukan martensite. - Elemen mikro-paduan (V, Nb, Ti) memperhalus ukuran butir, meningkatkan penguatan presipitasi, dan meningkatkan kemampuan pengerasan dengan kehilangan ketangguhan yang minimal. - Mo, Cr, dan Ni menyesuaikan kemampuan pengerasan dan ketangguhan; penambahan yang moderat dapat memungkinkan target kekuatan yang lebih tinggi (DP980) tanpa karbon yang berlebihan. - Boron pada tingkat ppm dapat meningkatkan kemampuan pengerasan dan mengurangi kebutuhan akan karbon yang lebih tinggi.
3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas
Mikrostruktur tipikal: - Baik DP780 maupun DP980 bertujuan untuk mikrostruktur dual-phase yang terdiri dari matriks ferrite yang ulet yang mengandung fraksi terkontrol dari pulau martensite yang lebih keras. Fraksi martensite dan pemisahan karbon menentukan kekuatan dan ketangguhan. - DP780 biasanya memiliki fraksi martensite yang lebih rendah dibandingkan DP980 dan/atau kekerasan martensite yang lebih rendah, memberikan keseimbangan ketangguhan dan formabilitas yang lebih tinggi. - DP980 mencapai tingkat kekuatan tarik yang lebih tinggi dengan fraksi martensite yang meningkat, kekerasan martensite yang lebih tinggi (dari karbon yang lebih tinggi dalam martensite), atau kombinasi mikro-paduan dan pemrosesan yang meningkatkan kemampuan pengerasan.
Jalur pemrosesan dan perlakuan panas: - Pemrosesan terkendali termo-mekanik (TMCP) dan annealing interkritikal diikuti dengan pendinginan terkendali adalah jalur produksi umum untuk baja DP. Annealing interkritikal memanfaatkan bidang dua fase austenite-ferrite untuk memisahkan karbon dan kemudian mendinginkan untuk membentuk martensite di daerah yang telah diaustenit. - Normalisasi atau pendinginan & tempering adalah jalur industri yang kurang umum untuk AHSS DP karena mereka bergerak menuju struktur martensitik penuh atau martensitik yang telah ditempa; mikrostruktur dual-phase memerlukan austenitisasi parsial yang terkendali. - Untuk DP980, pemasok mungkin menerapkan suhu interkritikal yang sedikit lebih tinggi, laju pendinginan yang berbeda, atau tambahan mikro-paduan untuk meningkatkan kemampuan pengerasan dan menghasilkan fraksi martensite yang diperlukan tanpa karbon yang berlebihan.
4. Sifat Mekanik
Tabel berikut menyajikan rentang sifat mekanik tipikal; nilai aktual tergantung pada proses dan pemasok serta ditentukan oleh lembar data produk atau persyaratan pembeli.
| Sifat | DP780 (tipikal) | DP980 (tipikal) |
|---|---|---|
| Kekuatan tarik (Rm) | ~760 – 820 MPa (nom. 780 MPa) | ~940 – 1000+ MPa (nom. 980 MPa) |
| Kekuatan luluh (Rp0.2) | ~420 – 560 MPa | ~600 – 820 MPa |
| Panjang total (A%) | ~12 – 20% | ~8 – 16% |
| Ketangguhan impak (tergantung pada suhu & mikrostruktur) | Sedang — umumnya lebih tinggi daripada DP980 pada ketebalan yang sama | Lebih rendah dari DP780 ketika keduanya diproses untuk kekuatan maksimum; transisi ulet–rapuh dan perilaku HAZ sangat tergantung pada kimia dan input panas |
| Kekerasan (HB) | Sedang (biasanya lebih rendah dari DP980) | Lebih tinggi (mencerminkan fraksi martensite dan kekerasan yang lebih tinggi) |
Interpretasi: - DP980 lebih kuat (kekuatan tarik dan luluh lebih tinggi) tetapi umumnya kurang ulet dan kurang toleran selama operasi pembentukan dibandingkan DP780. - Perbedaan ketangguhan tergantung pada ketebalan, tempering, dan pemrosesan; kemampuan pengerasan yang lebih tinggi dan kandungan martensite dalam DP980 dapat membuatnya lebih sensitif terhadap mode patah rapuh kecuali mikro-paduan dan kontrol proses dioptimalkan.
5. Kemampuan Pengelasan
Pertimbangan kemampuan pengelasan bergantung pada ekuivalen karbon dan kemampuan pengerasan. Dua indeks empiris yang umum digunakan adalah ekuivalen karbon ($CE_{IIW}$) dan $P_{cm}$:
$$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$
$$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$
Interpretasi kualitatif: - Karbon dan paduan yang lebih tinggi dalam DP980 umumnya meningkatkan $CE_{IIW}$ dan $P_{cm}$ relatif terhadap DP780, menunjukkan kemampuan pengerasan yang lebih besar dan risiko retak dingin yang lebih tinggi di HAZ setelah pengelasan. - Mikro-paduan (Nb, V, Ti) dan boron dapat secara signifikan mempengaruhi kemampuan pengerasan tanpa meningkatkan $CE_{IIW}$ secara besar-besaran, sehingga beberapa baja DP berkekuatan tinggi tetap dapat dilas dengan pemanasan awal yang sesuai, kontrol input panas, dan bahan habis pakai. - Untuk pengelasan produksi, DP780 biasanya memungkinkan parameter pengelasan yang lebih longgar, pemanasan awal yang lebih rendah, dan risiko retak HAZ yang lebih rendah dibandingkan dengan DP980. DP980 sering memerlukan kontrol yang lebih ketat: input panas yang lebih rendah untuk membatasi lebar HAZ, kontrol pemanasan awal/interpass, dan mencocokkan bahan habis pakai untuk menghindari kekerasan yang berlebihan di HAZ.
6. Korosi dan Perlindungan Permukaan
- DP780 dan DP980 adalah baja karbon/paduan (bukan tahan karat); ketahanan korosi bawaan terbatas. Strategi perlindungan yang umum adalah:
- Galvanisasi celup panas (umum pada bagian bodi otomotif yang belum dicat)
- Galvanisasi elektro, pelapis organik, dan sistem dupleks (seng + cat)
- Pelapis konversi fosfat dan e-coat sebelum pengecatan
- Indeks khusus stainless seperti PREN tidak berlaku untuk DP780/DP980 karena tingkat kromium dan molibdenum terlalu rendah untuk memberikan film pasif yang tahan korosi.
- Jika suatu komponen memerlukan ketahanan terhadap paparan atmosfer, laut, atau kimia jangka panjang, solusi stainless atau paduan tahan korosi khusus harus dipilih daripada baja DP yang dilapisi galvanis.
7. Fabrikasi, Kemudahan Pemesinan, dan Formabilitas
- Formabilitas: DP780 memiliki formabilitas yang lebih baik (penarikan, pembengkokan, penarikan dalam) dibandingkan DP980, karena rasio kekuatan luluh/tarik yang lebih rendah dan fraksi volume martensite yang lebih rendah. Kontrol springback lebih mudah dengan DP780.
- Pembengkokan dan penempaan: DP980 yang lebih kuat memerlukan lebih banyak tenaga dan kontrol geometri alat yang lebih ketat untuk menghindari retak, burr pemotongan, dan keausan alat.
- Kemudahan pemesinan: kedua kelas lebih sulit untuk diproses dibandingkan baja karbon rendah; DP980 lebih abrasif dan akan meningkatkan keausan alat dan gaya pemotongan dibandingkan DP780. Penggunaan alat karbida, kekakuan yang lebih tinggi, dan umpan/kecepatan yang dioptimalkan disarankan.
- Pembesaran lubang dan peregangan tepi: DP780 umumnya menunjukkan ketangguhan tepi yang lebih baik; DP980 memerlukan pemotongan dan pengkondisian tepi yang hati-hati jika tepi yang diperluas atau diregangkan diperlukan.
8. Aplikasi Tipikal
| DP780 — Penggunaan Tipikal | DP980 — Penggunaan Tipikal |
|---|---|
| Anggota struktural otomotif (tiang B, anggota silang) di mana keseimbangan kekuatan dan formabilitas diperlukan | Bagian penguatan struktural di mana kekuatan maksimum diperlukan untuk pengurangan berat (balok penguatan, penguatan beban tinggi) |
| Kotak tabrakan dan bagian penyerap energi di mana ketangguhan membantu kontrol deformasi | Anggota suspensi dan sasis yang terkena beban statis/dinamis tinggi |
| Rangka kursi, penguatan, dan penutupan yang ditempa yang memerlukan kekuatan sedang dan formabilitas yang baik | Penguatan struktural yang ditempa dingin, komponen berkekuatan tinggi yang dibaut/dilas di mana pengurangan berat minimal sangat penting |
| Bagian yang dimaksudkan untuk dilapisi galvanis dan dicat dengan jalur pembentukan konvensional | Aplikasi yang memerlukan penampang yang lebih kecil atau margin keselamatan yang lebih tinggi di mana DP980 memungkinkan pengurangan ukuran |
Rasional pemilihan: - Pilih DP780 di mana kompleksitas pembentukan, manajemen energi tabrakan, atau ketangguhan tepi diprioritaskan; ini sering memungkinkan alat yang lebih sederhana dan tingkat penolakan yang lebih rendah. - Pilih DP980 ketika penggerak utama adalah rasio kekuatan terhadap berat maksimum, memungkinkan pengurangan ukuran dan pengurangan massa, asalkan kontrol manufaktur mengurangi formabilitas dan kemampuan pengelasan yang berkurang.
9. Biaya dan Ketersediaan
- Biaya relatif: DP980 biasanya lebih mahal daripada DP780 karena permintaan pemrosesan yang lebih tinggi, kontrol kimia dan mikrostruktur yang lebih ketat, dan kemungkinan mikro-paduan yang lebih mahal. Harga bervariasi menurut pemasok, volume pesanan, dan bentuk produk.
- Ketersediaan berdasarkan bentuk produk: kedua kelas tersedia secara luas dari produsen baja utama dalam bentuk gulungan, lembaran, dan stamping yang ditekan untuk rantai pasokan otomotif. Pelat yang lebih tebal atau perlengkapan khusus dari DP980 mungkin memiliki ketersediaan yang lebih terbatas dibandingkan DP780 di beberapa daerah; pengadaan harus mengonfirmasi waktu pengiriman dan kualifikasi produk untuk aplikasi kritis.
10. Ringkasan dan Rekomendasi
| Kelas | Kemampuan Pengelasan | Keseimbangan Kekuatan–Ketangguhan | Biaya Relatif |
|---|---|---|---|
| DP780 | Kemampuan pengelasan yang lebih baik; CE dan kerentanan HAZ yang lebih rendah dalam kimia tipikal | Seimbang: ketangguhan yang baik, kekuatan sedang-tinggi, ketangguhan yang menguntungkan | Lebih rendah |
| DP980 | Pengelasan yang lebih menuntut (CE/kemampuan pengerasan lebih tinggi); memerlukan kontrol yang lebih ketat | Kekuatan lebih tinggi, ketangguhan lebih rendah; ketangguhan tergantung pada paduan/pemrosesan | Lebih tinggi |
Rekomendasi: - Pilih DP780 jika Anda memerlukan material berkekuatan tinggi dengan formabilitas yang lebih baik dan pengelasan yang lebih sederhana atau jika bagian tersebut memiliki penempaan yang kompleks, rasio peregangan tinggi, atau persyaratan perluasan tepi yang ketat. - Pilih DP980 jika kekuatan tarik dan luluh maksimum adalah batasan desain yang mendominasi dan Anda dapat mengakomodasi kontrol pembentukan, pengelasan, dan alat yang lebih ketat — atau jika pengurangan berat melalui pengurangan ukuran sangat penting dan telah divalidasi dalam kinerja proses dan tabrakan.
Catatan akhir: Karena kelas DP didasarkan pada kinerja, selalu konsultasikan lembar data pemasok tertentu, lakukan pengujian kualifikasi material untuk pembentukan, pengelasan, dan kinerja tabrakan, dan pastikan bahwa varian termo-mekanis yang dipilih memenuhi target fungsional, manufaktur, dan biaya komponen.