L360 vs L390 – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Pengenalan
L360 dan L390 adalah baja struktural berkekuatan tinggi yang saling terkait dan biasanya ditentukan di mana desainer menyeimbangkan kekuatan, ketangguhan, kemampuan las, dan biaya. Insinyur, manajer pengadaan, dan perencana manufaktur sering menghadapi keputusan apakah akan menggunakan kelas yang sedikit lebih rendah kekuatannya, tetapi lebih toleran (L360) atau L390 yang lebih kuat secara bertahap saat merancang komponen penahan beban, rakitan las, atau struktur yang dibuat.
Perbedaan teknis utama adalah peningkatan yang moderat dan disengaja dalam kekuatan luluh (dan sering kali kekuatan tarik) dari L360 ke L390 yang dicapai terutama melalui pemrosesan termomekanik dan mikroaloying daripada perubahan dramatis dalam kimia bulk. Karena kedua kelas ini ditargetkan untuk aplikasi struktural, mereka sering dibandingkan saat mengoptimalkan berat anggota, ketebalan pelat, perilaku pembentukan, dan prosedur fabrikasi.
1. Standar dan Penunjukan
- Standar umum di mana keluarga kelas analog muncul: EN (misalnya, keluarga EN 10025), ISO, ASTM/ASME (penunjukan struktural), JIS, dan standar nasional (GB untuk China). Rangkaian penunjukan yang tepat bervariasi menurut badan standar dan pemasok.
- Klasifikasi: Baik L360 maupun L390 adalah baja struktural low-alloy berkekuatan tinggi (HSLA) (bukan stainless, bukan baja alat). Mereka ditujukan untuk komponen struktural yang dilas dan dibentuk.
Catatan: Nomor standar spesifik dan komposisi bersertifikat pabrik berbeda menurut wilayah; selalu gunakan kelas/standar bersertifikat yang tepat dalam dokumen pengadaan.
2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan
| Elemen | Rentang tipikal — L360 (wt%) | Rentang tipikal — L390 (wt%) |
|---|---|---|
| C | 0.06 – 0.18 | 0.06 – 0.18 |
| Mn | 0.40 – 1.50 | 0.50 – 1.50 |
| Si | 0.10 – 0.50 | 0.10 – 0.50 |
| P | ≤ 0.025 (terkendali) | ≤ 0.025 (terkendali) |
| S | ≤ 0.010 (terkendali) | ≤ 0.010 (terkendali) |
| Cr | jejak – 0.30 | jejak – 0.35 |
| Ni | jejak – 0.30 | jejak – 0.30 |
| Mo | jejak – 0.15 | jejak – 0.15 |
| V | 0.00 – 0.10 (mikroaloy) | 0.01 – 0.10 (mikroaloy) |
| Nb (Cb) | 0.00 – 0.06 (mikroaloy) | 0.00 – 0.06 (mikroaloy) |
| Ti | 0.00 – 0.02 (deoksidasi) | 0.00 – 0.02 (deoksidasi) |
| B | jejak (ppm) mungkin | jejak (ppm) mungkin |
| N | ppm terkendali | ppm terkendali |
Catatan: - Rentang ini mewakili baja struktural HSLA dan menggambarkan strategi paduan yang tipikal. Komposisi yang tepat spesifik pabrik dan diatur oleh standar atau spesifikasi yang dipilih; selalu verifikasi dengan sertifikat pabrik. - Elemen mikroaloying (V, Nb, Ti, dan kadang-kadang B) digunakan dalam jumlah kecil untuk memperhalus ukuran butir, mendorong pengerasan presipitasi, dan meningkatkan kekuatan luluh dengan peningkatan minimal dalam kandungan karbon—penting untuk mempertahankan kemampuan las.
Bagaimana paduan mempengaruhi sifat: - Karbon meningkatkan kekuatan tetapi mengurangi kemampuan las dan ketangguhan saat meningkat. - Mangan dan silikon membantu deoksidasi dan berkontribusi pada kemampuan pengerasan. - Mikroaloying (V, Nb, Ti) memungkinkan peningkatan kekuatan melalui presipitasi dan pemurnian butir tanpa karbon tinggi—ini adalah alasan mengapa L390 bisa lebih kuat dengan hanya perbedaan kimia minor dari L360. - Kontrol fosfor dan sulfur yang rendah meningkatkan ketangguhan dan mengurangi cacat las.
3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas
- Mikrostruktur tipikal untuk kedua kelas dalam kondisi yang dikirim (digulung termomekanik atau dinormalisasi): matriks ferit dengan pulau bainit atau martensit yang dikeraskan halus dan presipitat mikroaloy. Ukuran butir diperhalus melalui penggulungan terkendali dan pendinginan yang dipercepat.
- L360: Diproses untuk mencapai keseimbangan ferit yang ulet dan bainit halus; presipitat mikroaloy (NbC, V(C,N), TiN) memperkuat matriks.
- L390: Cenderung menggunakan kontrol termomekanik yang sedikit lebih agresif (suhu penggulungan akhir yang lebih rendah dan pendinginan yang lebih cepat) dan penguatan presipitasi yang ditargetkan untuk meningkatkan kekuatan luluh sambil mempertahankan mikrostruktur ulet yang serupa.
Respons perlakuan panas: - Normalisasi: Mengembalikan mikrostruktur yang seragam dan dapat meningkatkan ketangguhan; kedua kelas merespons secara prediktif. - Quench & temper: Tidak tipikal atau diperlukan untuk pasokan struktural rutin; ketika diterapkan, kontrol tempering yang lebih tinggi diperlukan untuk menghindari over-tempering presipitat mikroaloy. - Pemrosesan kontrol termomekanik (TMCP): Rute industri utama untuk memproduksi kelas ini — penggulungan terkendali ditambah pendinginan yang dipercepat memberikan kekuatan/ketangguhan yang diinginkan tanpa perlakuan panas pasca-las dalam banyak kasus.
4. Sifat Mekanis
| Sifat | Tipikal L360 (indikatif) | Tipikal L390 (indikatif) |
|---|---|---|
| Kekuatan Luluh (Rp0.2) | ≈ 360 MPa (nominal) | ≈ 390 MPa (nominal) |
| Kekuatan Tarik | ~480 – 620 MPa (tergantung pada ketebalan/proses) | ~500 – 640 MPa (tergantung pada ketebalan/proses) |
| Panjang (A%) | ~18 – 26% | ~16 – 24% |
| Ketangguhan Impak (Charpy V‑notch) | Baik; tergantung pada suhu uji dan ketebalan (sering ditentukan pada 0 hingga −20 °C) | Sebanding ketika diproses untuk ketangguhan; mungkin memerlukan spesifikasi yang lebih ketat untuk penggunaan suhu rendah |
| Kekerasan (HB) | Biasanya dalam rentang moderat (< 250 HB) | Sedikit lebih tinggi rata-rata tetapi masih dalam rentang kekerasan yang dapat dilas |
Interpretasi: - L390 memberikan peningkatan yang moderat tetapi berguna dalam kekuatan luluh dibandingkan L360; kekuatan tarik biasanya meningkat secara proporsional. - Duktibilitas dan ketangguhan dapat tetap serupa antara kelas jika L390 diproduksi dengan TMCP dan keseimbangan mikroaloy yang sesuai. Namun, desainer harus mengharapkan perpanjangan yang sedikit berkurang dan kekerasan yang sedikit lebih tinggi untuk L390, membuat batas pembentukan lebih ketat. - Selalu rujuk kondisi pasokan spesifik (ketebalan pelat, rute pemrosesan, suhu pengujian) untuk nilai yang tepat.
5. Kemampuan Las
Penilaian kemampuan las berfokus pada ekuivalen karbon dan kontrol pemrosesan. Mikroaloying membantu menjaga ekuivalen karbon tetap rendah untuk kekuatan target.
Indeks kemampuan las umum: - Ekuivalen karbon IIW: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Parameter yang lebih komprehensif: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$
Interpretasi kualitatif: - Baik L360 maupun L390 dirancang untuk memiliki $CE_{IIW}$ dan $P_{cm}$ yang relatif rendah dibandingkan dengan paduan karbon yang lebih tinggi. Kelas mikroaloying biasanya menunjukkan kemampuan las yang baik ketika langkah-langkah pencegahan standar diikuti. - L390 mungkin memerlukan perhatian sedikit lebih untuk bagian yang lebih tebal (pemanasan awal, kontrol suhu antar las) karena kemampuan pengerasan dan kekuatan yang lebih tinggi dapat meningkatkan risiko kerentanan retak dingin pada bagian berat atau sambungan yang kurang disiapkan. - Bahan habis las: pilih elektroda/fluks rendah hidrogen dan logam pengisi yang cocok untuk ketangguhan; ikuti rekomendasi pemanasan awal dan antar las dari pemasok. - Perlakuan panas pasca-las jarang diperlukan untuk aplikasi struktural biasa, tetapi mungkin ditentukan untuk struktur kritis suhu rendah atau besar/tebal.
6. Korosi dan Perlindungan Permukaan
- Kelas ini adalah baja karbon/HSLA—bukan stainless. Ketahanan korosi adalah seperti baja karbon biasa.
- Opsi perlindungan standar: galvanisasi celup panas, metallizing seng, sistem pengecatan/pelapisan, pelapisan epoksi/organik, atau perlindungan katodik untuk layanan yang terkubur atau terendam.
- PREN (angka ekuivalen ketahanan pitting) dan indeks stainless serupa tidak berlaku untuk L360/L390 karena mereka bukan paduan stainless. Sebagai referensi, pilihan stainless menggunakan: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
- Untuk lingkungan atmosfer, L390 yang digalvanisasi akan memberikan perlindungan serupa dengan L360 yang digalvanisasi; pemilihan harus didorong oleh persyaratan mekanis dan target umur pelapisan.
7. Fabrikasi, Kemudahan Pemesinan, dan Kemudahan Pembentukan
- Pemotongan (nyala, plasma, laser): kedua kelas berperilaku serupa; kekuatan L390 yang sedikit lebih tinggi mungkin memerlukan daya yang sedikit lebih banyak atau kecepatan pemotongan yang lebih lambat.
- Pembentukan dan pembengkokan: L360 menawarkan kemudahan pembentukan dingin yang sedikit lebih baik karena kekuatan luluh yang lebih rendah; L390 mungkin memerlukan jari-jari bengkok yang lebih besar atau pembentukan hangat untuk bengkokan yang ketat, terutama pada bagian yang lebih tebal.
- Kemudahan pemesinan: Keduanya tipikal baja HSLA karbon rendah—kemudahan pemesinan yang baik tetapi tidak seefisien baja berplumbum. Kekuatan L390 yang lebih tinggi dapat sedikit mengurangi umur alat atau memerlukan lebih banyak gaya pemotongan.
- Finishing permukaan dan penggilingan: Keduanya merespons dengan baik terhadap praktik finishing standar; catat area kekerasan yang lebih tinggi (misalnya, zona yang terpengaruh panas) mungkin memerlukan dressing atau parameter penggilingan tertentu.
8. Aplikasi Tipikal
| L360 — Penggunaan Tipikal | L390 — Penggunaan Tipikal |
|---|---|
| Pekerjaan baja struktural beban menengah (balok, saluran, penguat) di mana kemampuan las dan pembentukan diprioritaskan | Pelat dan bagian struktural di mana pengurangan berat moderat atau tegangan yang diizinkan lebih tinggi menghemat material |
| Fabrikasi umum dan rakitan las dengan beban sedang | Fabrikasi yang menargetkan ketebalan lebih rendah untuk kekuatan yang setara (jembatan, rangka berat) |
| Komponen mekanis yang memerlukan ketangguhan dan duktibilitas yang baik | Komponen yang terkena beban statis lebih tinggi atau di mana batas defleksi yang lebih ketat berlaku |
| Struktur lepas pantai dengan pelapisan pelindung tambahan | Infrastruktur di mana peningkatan kekuatan memungkinkan pengurangan bagian dan penghematan biaya |
Rasional pemilihan: - Pilih L360 di mana pembentukan, pembengkokan, dan kemudahan pengelasan adalah prioritas dan pengorbanan kecil dalam berat dapat diterima. - Pilih L390 ketika kekuatan tambahan memungkinkan desain yang lebih tipis atau lebih ringan dan ketika produsen dapat memenuhi kontrol pemrosesan yang lebih ketat untuk mempertahankan ketangguhan.
9. Biaya dan Ketersediaan
- Biaya relatif: L390 biasanya sedikit lebih mahal daripada L360 karena kontrol proses yang lebih ketat (TMCP), dan kadang-kadang kandungan mikroaloy yang lebih tinggi dan kerugian hasil pemrosesan. Perbedaan biaya material per unit adalah moderat dibandingkan dengan penghematan fabrikasi keseluruhan dari pengurangan ketebalan.
- Ketersediaan: Keduanya umumnya tersedia dalam bentuk pelat dan gulungan dari pabrik besar di banyak wilayah, tetapi ketersediaan tergantung pada rentang produk pabrik lokal. Varian L360 sering lebih umum; L390 mungkin merupakan penawaran khusus di beberapa pasar atau memerlukan jumlah pesanan minimum.
- Bentuk produk: pelat, gulungan, bagian yang digulung panas. Waktu pengiriman dan pengujian pabrik (charpy, tarik) harus ditentukan dalam pesanan pembelian.
10. Ringkasan dan Rekomendasi
| Atribut | L360 | L390 |
|---|---|---|
| Kemampuan Las | Sangat baik | Baik (memerlukan sedikit lebih banyak kontrol pada bagian tebal) |
| Keseimbangan Kekuatan–Ketangguhan | Seimbang; sedikit lebih ulet | Kekuatan luluh/tarik lebih tinggi untuk ketebalan yang sama; ketangguhan sebanding jika diproses dengan benar |
| Biaya (material) | Lebih rendah | Sedikit lebih tinggi |
Rekomendasi: - Pilih L360 jika: - Desain memprioritaskan kemudahan pembentukan dan pengelasan, dan jari-jari bengkok yang ketat atau perpanjangan tinggi diperlukan. - Rantai pasokan proyek lebih menyukai pelat dan gulungan yang tersedia dengan biaya lebih rendah. - Penghematan berat bukanlah pendorong utama.
- Pilih L390 jika:
- Peningkatan moderat dalam tegangan yang diizinkan atau pengurangan ketebalan pelat akan menciptakan penghematan biaya atau berat dalam rakitan.
- Toko fabrikasi dapat mempertahankan kontrol pemanasan awal/antar yang direkomendasikan untuk pengelasan yang lebih tebal.
- Proyek menuntut kekuatan luluh nominal yang lebih tinggi sambil mempertahankan kemampuan las dan ketangguhan yang dapat diterima.
Catatan akhir: Karena kedua kelas adalah bagian dari keluarga HSLA dan berbeda terutama berdasarkan pemrosesan dan optimasi mikroaloy daripada kimia yang sangat berbeda, pilihan praktis sering kali tergantung pada perhitungan struktural, batasan pembentukan, dan pertimbangan pasokan. Untuk aplikasi kritis (layanan suhu rendah, struktur las berat), selalu tentukan suhu Charpy yang diperlukan, efek ketebalan, dan minta sertifikat uji pabrik untuk mengonfirmasi data kimia dan mekanis yang dikirim.