JSC270C vs JSC270D – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Pendahuluan
Insinyur, manajer pengadaan, dan perencana manufaktur umumnya menghadapi pilihan antara kelas baja dingin yang terkait erat yang memiliki kekuatan nominal yang sama tetapi perilaku pembentukan dan jendela proses yang berbeda. JSC270C dan JSC270D adalah dua kelas yang digunakan di mana lembaran ringan dan memiliki formabilitas tinggi diperlukan. Konteks keputusan yang khas termasuk memilih lembaran yang lebih baik untuk bagian penarikan dalam (panel dalam otomotif, wastafel dapur, komponen kaleng minuman), menyeimbangkan biaya bagian terhadap hasil dan limbah, dan memilih kelas yang paling cocok dengan proses pelapisan, pengelasan, dan penempaan hilir.
Sementara kedua kelas adalah baja dingin dengan kekuatan rendah dengan tingkat tarik nominal sekitar 270 MPa, perbedaan praktis utama adalah kinerja penarikan dalam/formabilitas mereka: satu varian diproduksi dan diproses untuk menekankan sifat umum, sementara yang lainnya dioptimalkan untuk meningkatkan penarikan dalam dan pembentukan regangan melalui kontrol yang lebih ketat terhadap kimia, mikrostruktur, dan parameter penggilingan/annealing. Inilah sebabnya mengapa kedua kelas sering dibandingkan ketika formabilitas (daripada kekuatan akhir) adalah faktor penentu.
1. Standar dan Penunjukan
- Standar umum di mana kelas analog muncul: JIS (Standar Industri Jepang), EN (Norma Eropa), spesifikasi ASTM/ASME untuk baja komersial yang digulung dingin, dan standar nasional seperti GB (Cina). Penunjukan dan batasan yang tepat bervariasi menurut standar dan pemasok.
- Klasifikasi: Baik JSC270C maupun JSC270D adalah baja karbon rendah yang digulung dingin yang dirancang untuk formabilitas. Mereka adalah baja ringan/non-stainless (bukan HSLA atau baja alat). Mereka biasanya digunakan dalam kondisi annealed atau temper-rolled dan sering disuplai dengan pelapis pelindung (galvanis, elektro-galvanis) tergantung pada aplikasi.
2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan
Kedua kelas berbagi filosofi paduan yang sama: karbon sangat rendah, tingkat kotoran rendah, dan paduan terbatas untuk menjaga kekerasan dan kekuatan rendah sambil memaksimalkan duktilitas dan formabilitas. Pemasok menentukan jendela komposisi; ini dikontrol untuk mendapatkan nilai r yang diinginkan, pengerasan bakar, dan kinerja penarikan dalam.
| Elemen | Peran tipikal dalam baja seri JSC270 | Target tipikal (kualitatif) |
|---|---|---|
| C (Karbon) | Mengontrol kekuatan dasar dan kekerasan; karbon yang lebih rendah meningkatkan formabilitas dan kemampuan las | Sangat rendah (dikendalikan agar minimal) |
| Mn (Mangan) | Memperkuat dan deoksidasi; Mn yang berlebihan meningkatkan kekerasan | Rendah hingga sedang, dikontrol ketat |
| Si (Silikon) | Deoksidasi dan kekuatan; kelebihan dapat mengurangi kualitas permukaan | Rendah, sering diminimalkan untuk adhesi pelapis |
| P (Fosfor) | Kotoran yang meningkatkan kekuatan tetapi mengurangi duktilitas dan formabilitas | Dipertahankan sangat rendah |
| S (Belerang) | Meningkatkan kemampuan mesin tetapi membentuk inklusi yang berbahaya bagi penarikan dalam | Dipertahankan sangat rendah; sering dikontrol lebih ketat pada varian D |
| Cr, Ni, Mo (paduan) | Jarang dalam kelas ini; akan meningkatkan kekerasan dan kekuatan | Biasanya tidak ada atau hanya dalam jumlah jejak |
| V, Nb, Ti (mikropaduan) | Pembentuk karbida/nitride yang memperhalus butir dan meningkatkan hasil | Normalnya tidak ada atau pada tingkat jejak kecuali baja IF yang diproses khusus |
| B, N | Nitrogen dan boron dikendalikan; nitrogen dapat dikurangi untuk menghindari embrittlement | Dikendalikan pada nilai rendah |
Catatan: - Material kelas JSC270D biasanya memberlakukan batasan atas yang lebih ketat pada P, S, dan elemen residu serta kontrol yang lebih ketat terhadap komposisi dan morfologi inklusi untuk meningkatkan kemampuan penarikan dalam dibandingkan dengan JSC270C. - Batasan komposisi numerik yang tepat tergantung pada produsen atau standar. Selalu verifikasi sertifikat pabrik untuk kimia kritis.
3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas
Kedua kelas dimaksudkan untuk digunakan dalam keadaan ferritik yang sepenuhnya annealed dan rekristalisasi setelah penggilingan dingin. Mikrostruktur yang ditargetkan adalah ferrit halus, equiaxed dengan pearlite rendah dan presipitasi karbida minimal. Perbedaan kunci dalam mikrostruktur dan respons pemrosesan:
- JSC270C: Diproses untuk mencapai mikrostruktur ferrit yang seimbang yang cocok untuk penempaan dan pembentukan umum. Siklus anneal dipilih untuk menghasilkan kualitas permukaan yang baik dan stabilitas dimensi. Kontrol tekstur sedang.
- JSC270D: Diproses dengan penekanan tambahan pada rekayasa tekstur dan inklusi untuk mempromosikan penarikan dalam. Annealing, pendinginan terkontrol, dan temper rolling disesuaikan untuk meningkatkan karakteristik anisotropi planar yang menguntungkan untuk penarikan (nilai r yang lebih tinggi dan perpanjangan seragam). Ukuran dan kimia inklusi dikontrol untuk menghindari kekosongan garis tengah dan untuk meningkatkan kinerja kedalaman cangkir.
Rute perlakuan panas: - Anneal penuh / anneal batch atau anneal kontinu diikuti oleh temper rolling adalah standar untuk kedua kelas. Perlakuan termo-mekanis (misalnya, pengurangan dingin terkontrol dan anneal) dan annealing interkritikal tidak umum karena ini adalah baja dingin paduan rendah daripada HSLA atau baja yang dikeraskan-tempered. - Pendinginan dan tempering tidak berlaku dalam produksi normal dari kelas lembaran yang digulung dingin ini.
4. Sifat Mekanik
Kedua kelas ditentukan sekitar tingkat tarik nominal yang sama; perbedaan muncul dalam perilaku hasil, perpanjangan, dan karakteristik batas pembentukan daripada kapasitas tarik akhir.
| Sifat | JSC270C (tipikal) | JSC270D (tipikal) |
|---|---|---|
| Kekuatan tarik (nominal) | ~270 MPa kelas | ~270 MPa kelas |
| Kekuatan hasil | Sedang; tingkat komersial standar | Sedikit lebih rendah atau lebih seragam untuk mendukung formabilitas |
| Perpanjangan (seragam/total) | Baik; cukup untuk banyak operasi pembentukan | Duktilitas lebih tinggi dan distribusi perpanjangan yang lebih seragam |
| Kekuatan benturan | Bukan spesifikasi utama; ketahanan suhu ruangan tipikal untuk ferrit yang digulung dingin | Serupa; fokus tetap pada formabilitas daripada benturan |
| Kekerasan | Rendah (kondisi soft-annealed) | Rendah; mungkin menunjukkan rasio hasil terhadap tarik yang sedikit lebih rendah |
Penjelasan: - JSC270D dirancang untuk memberikan hasil penarikan dalam yang lebih baik melalui kombinasi hasil yang sedikit lebih rendah dan perpanjangan seragam yang lebih tinggi, fenomena perpanjangan titik hasil yang berkurang, dan anisotropi planar yang lebih baik. Faktor-faktor ini mengurangi kerutan, earing, dan pembelahan selama penarikan dalam. - Tidak ada kelas yang dirancang untuk layanan suhu tinggi atau kondisi yang dikeraskan; perilaku mekanis didominasi oleh mekanika matriks ferrit dan stres residu yang diperkenalkan selama penggilingan dingin.
5. Kemampuan Las
Kemampuan las untuk baja karbon rendah yang digulung dingin umumnya baik, tetapi mikropaduan dan elemen residu dapat menciptakan zona keras lokal. Penilaian menggunakan rumus klasik setara karbon untuk memperkirakan kerentanan terhadap retak dingin di zona yang terpengaruh panas.
Indeks umum: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$
dan
$$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$
Interpretasi (kualitatif): - Karena kedua kelas memiliki karbon yang sangat rendah dan kandungan paduan yang rendah, nilai $CE_{IIW}$ dan $P_{cm}$ biasanya rendah, menunjukkan kemampuan las yang baik dengan proses pengelasan fusi dan resistensi yang umum. - Kontrol residu dan kotoran yang lebih ketat pada JSC270D (terutama S, P, dan kadang-kadang N) membantu menghindari zona keras lokal dan retak dingin yang disebabkan oleh hidrogen, sehingga D dapat sedikit lebih toleran dalam urutan las yang menuntut. - Untuk rakitan las yang kritis, suhu pra-panas, suhu antar-lapis, dan perlakuan pasca-las harus ditentukan oleh spesifikasi prosedur pengelasan standar; konsultasikan sertifikat pabrik untuk kimia aktual saat menghitung $CE_{IIW}$ atau $P_{cm}$.
6. Korosi dan Perlindungan Permukaan
Ini adalah baja komersial non-stainless. Ketahanan korosi di lingkungan atmosfer dan lembab terbatas dibandingkan dengan paduan stainless, sehingga perlindungan permukaan adalah praktik standar.
- Perlindungan tipikal: galvanisasi (hot-dip), elektro-galvanisasi, sistem elektrocoat plus cat, atau pelapis konversi (fosfat) sebelum pengecatan.
- Rumus PREN untuk baja stainless: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ Indeks ini tidak berlaku untuk baja seri JSC270 karena mereka bukan stainless; gunakan PREN hanya saat mengevaluasi paduan stainless.
- Panduan pemilihan: pilih bentuk yang dilapisi atau dilapisi jika paparan bersifat korosif; kedua kelas menerima pelapis dengan baik, tetapi adhesi pelapis dan pemrosesan pasca (pembengkokan, penempaan) memerlukan pertimbangan terhadap duktilitas pelapis.
7. Fabrikasi, Kemampuan Mesin, dan Formabilitas
- Pemotongan dan pemisahan: Kedua kelas mudah dipisahkan dan dipotong. JSC270D mungkin menghasilkan tepi yang lebih bersih pada blank penarikan dalam karena kontrol inklusi yang lebih baik.
- Pembengkokan dan hemming: D menawarkan ketahanan yang lebih baik terhadap retak tepi selama pembengkokan dan hemming yang agresif karena perpanjangan seragam yang lebih tinggi dan fenomena titik hasil yang berkurang.
- Metrik formabilitas: Kinerja penarikan dalam dipengaruhi oleh nilai r (rasio regangan plastik), anisotropi planar, dan respons pengerasan bakar. Pemasok kelas D biasanya mengontrol penggilingan dan annealing untuk meningkatkan nilai r.
- Kemampuan mesin: Sebagai baja karbon rendah yang digulung dingin, kemampuan mesin sedang; umur alat lebih dipengaruhi oleh kekerasan dan kualitas permukaan daripada oleh kelas C vs D.
- Penyelesaian permukaan: Kedua kelas mencapai kualitas permukaan yang sangat baik untuk pengecatan dan pelapisan; D sering memiliki kontrol kualitas permukaan yang lebih ketat untuk kosmetik penarikan dalam.
8. Aplikasi Tipikal
| JSC270C — Penggunaan Tipikal | JSC270D — Penggunaan Tipikal |
|---|---|
| Panel arsitektur umum, bodi peralatan ringan, komponen internal otomotif yang tidak kritis | Bagian yang ditarik dalam dan dibentuk regangan: wastafel dapur, cangkir dalam, panel dalam otomotif yang kompleks |
| Lembaran struktural ringan di mana formabilitas diperlukan tetapi tidak ekstrem | Bagian yang memerlukan kedalaman cangkir tinggi, earing yang lebih rendah, persyaratan kosmetik yang lebih ketat setelah penempaan |
| Barang konsumen yang sensitif terhadap biaya di mana formabilitas dan pelapisan standar sudah cukup | Bagian yang dicetak dalam volume tinggi di mana pengurangan limbah dan peningkatan hasil membenarkan kontrol material yang lebih ketat |
Rasional pemilihan: pilih kelas yang kinerja pembentukannya sesuai dengan geometri bagian dan target hasil produksi. Untuk pembengkokan sederhana dan penempaan ringan, C lebih ekonomis; untuk penarikan dalam multi-tahap dan permintaan kosmetik yang lebih tinggi, D mengurangi risiko pembelahan dan meningkatkan hasil tahap pertama.
9. Biaya dan Ketersediaan
- Biaya: JSC270D umumnya sedikit lebih mahal daripada JSC270C karena kontrol proses yang lebih ketat (kimia, rekayasa inklusi, annealing) dan kemungkinan pemrosesan tambahan (misalnya, temper rolling untuk menyetel nilai r).
- Ketersediaan: Kedua kelas biasanya tersedia dalam lebar dan ketebalan koil yang umum sebagai lembaran yang digulung dingin dan dalam bentuk yang dilapisi (galvanis/elektro-galvanis). Bentuk khusus atau koil dengan kualitas permukaan yang sangat ketat mungkin memiliki waktu tunggu yang lebih lama.
- Tips pengadaan: Minta sertifikat uji pabrik (MTC) dan percobaan pembentukan (uji cangkir atau diagram batas pembentukan) untuk produksi volume tinggi. Negosiasikan lot sampel untuk memvalidasi jendela proses sebelum berkomitmen pada pengiriman jangka panjang.
10. Ringkasan dan Rekomendasi
| Atribut | JSC270C | JSC270D |
|---|---|---|
| Kemampuan las | Baik | Baik, sedikit lebih baik untuk kontrol HAZ |
| Kesimbangan Kekuatan–Ketangguhan | Standar untuk baja CR kelas 270 MPa | Tingkat tarik serupa; formabilitas yang lebih baik dan perilaku hasil yang lebih seragam |
| Biaya | Lebih rendah | Sedikit lebih tinggi karena kontrol proses |
| Penarikan dalam/formabilitas | Baik untuk pembentukan umum | Dioptimalkan untuk penarikan dalam dan penempaan kompleks |
Pilih JSC270C jika: - Bagian Anda memerlukan formabilitas dingin standar pada kelas 270 MPa dan geometri tidak ditarik dalam secara agresif. - Kontrol biaya adalah prioritas yang lebih tinggi daripada memaksimalkan hasil penempaan tahap pertama. - Anda memiliki operasi press yang konservatif dan mapan serta persyaratan kosmetik yang moderat.
Pilih JSC270D jika: - Anda memerlukan kinerja penarikan dalam yang superior, kedalaman cangkir yang lebih tinggi, atau pengurangan earing dan pembelahan dalam penempaan multi-tahap. - Geometri bagian atau permintaan penyelesaian kosmetik memerlukan kontrol yang lebih ketat terhadap anisotropi dan kandungan inklusi. - Biaya material awal yang lebih tinggi dapat diterima sebagai imbalan untuk pengurangan limbah, lebih sedikit penyesuaian press, dan hasil produksi yang lebih tinggi.
Rekomendasi akhir: - Validasi pilihan dengan percobaan pembentukan yang representatif (penarikan cangkir, kurva batas pembentukan atau uji Nakajima) dan dengan meninjau sertifikat pabrik untuk kimia dan kondisi permukaan. - Untuk rakitan las, hitung $CE_{IIW}$ dan $P_{cm}$ dari sertifikat untuk menetapkan strategi pra-panas/konsumsi dan menghindari kejutan. - Spesifikasikan pelapis dan kualitas permukaan yang diperlukan secara eksplisit saat memesan (misalnya, berat pelapis Zn, penyelesaian permukaan ODF/ODP) untuk memastikan material berfungsi seperti yang diinginkan selama proses manufaktur dan dalam layanan.