NM400 vs NM360 – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Pendahuluan
NM360 dan NM400 adalah dua baja tahan aus yang banyak digunakan yang diproduksi untuk aplikasi di mana ketahanan terhadap abrasi adalah persyaratan utama. Insinyur, manajer pengadaan, dan perencana manufaktur sering menghadapi dilema pemilihan antara dua grade ini: memperdagangkan peningkatan kekerasan dan masa pakai aus melawan kemampuan las, formabilitas, dan biaya. Konteks keputusan yang umum termasuk memilih grade untuk bagian aus pertambangan dan penambangan (di mana ketahanan abrasi maksimum diperlukan) versus memilih material untuk aplikasi di mana fabrikasi dan ketangguhan impak lebih penting daripada kekerasan absolut.
Perbedaan praktis utama antara kedua grade adalah bahwa NM400 ditentukan untuk memberikan kekerasan dan ketahanan aus yang lebih tinggi dibandingkan NM360. Perbedaan itu dicapai terutama melalui peningkatan karbon dan/atau paduan yang moderat dan melalui kontrol yang lebih ketat terhadap pemrosesan termomekanik dan perlakuan panas. Trade-off yang dihasilkan mendorong perbandingan umum yang dilakukan selama desain dan pengadaan.
1. Standar dan Penunjukan
- Standar nasional dan internasional umum di mana Anda akan menemukan baja tahan aus dan ekuivalennya:
- GB (Cina): NM360, NM400 adalah penunjukan Cina yang umum digunakan dalam standar GB/T untuk baja tahan aus.
- EN (Eropa): Sering dibandingkan dengan baja tahan abrasi yang ditunjuk EN (misalnya, ekuivalen AR/Hardox), meskipun pemetaan langsung satu-ke-satu memerlukan pemeriksaan kimia dan kekerasan.
- JIS (Jepang): Memiliki penunjukan baja tahan abrasi sendiri.
- ASTM/ASME (AS): Tidak ada nama langsung seri NM; ekuivalen tipikal ditunjuk berdasarkan kekerasan atau grade fungsional (misalnya, AR400).
- Klasifikasi: Baik NM360 maupun NM400 adalah baja karbon tahan abrasi berkekuatan tinggi, paduan rendah (HSLA) yang diproduksi dengan cara pendinginan dan penempaan (baja karbon/paduan rendah yang didinginkan & ditempa), bukan baja tahan karat atau baja alat.
2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan
Tabel berikut merangkum elemen fokus biasa untuk baja tahan abrasi tipe NM. Alih-alih nilai numerik sumber tunggal (yang bervariasi menurut produsen dan standar), tabel menggunakan anotasi kehadiran kualitatif atau tingkat relatif yang mencerminkan praktik pemasok yang umum.
| Elemen | NM360 (tipikal) | NM400 (tipikal) | Peran / Catatan |
|---|---|---|---|
| C (Karbon) | Sedang (lebih rendah dari NM400) | Sedang–Tinggi (lebih tinggi dari NM360) | Penyumbang utama kekerasan dan kemampuan pengerasan; C yang lebih tinggi meningkatkan kekuatan/kekerasan tetapi mengurangi kemampuan las dan keuletan. |
| Mn (Mangan) | Sedang | Sedang–Tinggi | Penguatan, kemampuan pengerasan, dan deoksidasi; terlalu banyak meningkatkan CE. |
| Si (Silikon) | Rendah–Jejak | Rendah–Jejak | Deoksidator; pengerasan larutan padat minor. |
| P (Fosfor) | Jejak / Terkendali rendah | Jejak / Terkendali rendah | Kotoran; dijaga rendah untuk ketangguhan. |
| S (Belerang) | Jejak / Terkendali rendah | Jejak / Terkendali rendah | Kotoran; dikendalikan untuk menghindari kerapuhan dan masalah pemesinan. |
| Cr (Krom) | Jejak–Rendah | Jejak–Rendah hingga Rendah | Meningkatkan kemampuan pengerasan dan ketahanan penempaan. |
| Ni (Nikel) | Jejak | Jejak | Meningkatkan ketangguhan pada suhu rendah saat ada. |
| Mo (Molybdenum) | Jejak–Rendah | Jejak–Rendah | Meningkatkan kemampuan pengerasan dan stabilitas penempaan. |
| V (Vanadium) | Jejak | Jejak | Paduan mikro untuk memperhalus butir, meningkatkan kekuatan. |
| Nb (Niobium) | Jejak | Jejak | Memperhalus butir, ketangguhan yang lebih baik jika ada. |
| Ti (Titanium) | Jejak | Jejak | Deoksidasi dan pemurnian butir. |
| B (Boron) | Jejak (kadang-kadang) | Jejak (kadang-kadang) | Jumlah yang sangat kecil secara dramatis meningkatkan kemampuan pengerasan jika ada. |
| N (Nitrogen) | Jejak | Jejak | Terkendali; berinteraksi dengan elemen paduan mikro. |
Bagaimana paduan mempengaruhi kinerja - Kemampuan pengerasan & kekuatan: Elemen seperti C, Mn, Cr, Mo dan tambahan kecil B/Nb/V meningkatkan kemampuan baja untuk membentuk martensit/bainit saat didinginkan, sehingga meningkatkan kekerasan dan kekuatan tarik. - Ketangguhan: Tingkat kotoran yang rendah (P, S) dan tambahan mikro paduan yang hati-hati (Nb, V, Ti) ditambah perlakuan panas yang dioptimalkan mempertahankan ketangguhan impak. - Korosi: Ini adalah baja non-tahan karat; paduan di sini tidak difokuskan pada ketahanan korosi.
3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas
Mikrostruktur awal yang tipikal untuk baja tipe NM setelah penggulungan panas adalah ferit–pearlit atau bainitik-feritik tergantung pada komposisi dan laju pendinginan. Sifat akhir dihasilkan oleh pendinginan dan penempaan yang terkontrol atau pemrosesan terkontrol termomekanik (TMCP).
- NM360: Dirancang untuk mencapai keseimbangan antara kekerasan dan ketangguhan. Setelah pendinginan dan penempaan, mikrostruktur biasanya mengandung martensit yang ditempa dan/atau bainit yang lebih rendah dengan dispersi karbida halus. Konten karbon dan paduan yang lebih rendah dibandingkan NM400 menghasilkan keuletan yang sedikit lebih tinggi yang dipertahankan dan umumnya respons penempaan yang lebih mudah.
- NM400: Menargetkan mikrostruktur yang lebih keras dan lebih tahan aus—biasanya martensit yang ditempa dengan kepadatan dislokasi yang lebih tinggi dan presipitasi karbida yang lebih halus. Karbon yang lebih tinggi dan paduan yang terkontrol atau paduan mikro meningkatkan kemampuan pengerasan, memungkinkan kekerasan yang lebih tinggi untuk ketebalan tertentu setelah pendinginan dan penempaan atau TMCP.
Efek perlakuan panas - Normalisasi: Memperhalus butir dan sedikit meningkatkan kekuatan dan kekerasan tetapi tidak cukup sendiri untuk mencapai target kekerasan aus—biasanya diikuti oleh pendinginan & penempaan untuk kedua grade. - Pendinginan & Penempaan: Menghasilkan kombinasi kekerasan dan ketangguhan yang diinginkan. Peningkatan suhu penempaan menurunkan kekerasan tetapi meningkatkan ketangguhan. - Perlakuan termomekanik (TMCP): Dapat menghasilkan mikrostruktur bainitik/martensitik yang halus dengan ketangguhan yang sangat baik pada kekerasan tinggi, sangat penting untuk pelat yang lebih tebal untuk menghindari zona keras yang berlebihan.
4. Sifat Mekanis
Sifat mekanis NM360 dan NM400 dibedakan terutama oleh target kekerasan. Kekerasan sering kali merupakan metrik kinerja yang ditentukan karena masa pakai aus berkorelasi kuat dengan kekerasan dalam banyak kondisi abrasif.
| Sifat | NM360 (tipikal) | NM400 (tipikal) |
|---|---|---|
| Kekerasan | ~360 HBW target | ~400 HBW target |
| Kekuatan tarik | Tinggi | Lebih tinggi dari NM360 |
| Kekuatan luluh | Tinggi | Lebih tinggi dari NM360 |
| Peregangan (keuletan) | Lebih baik dari NM400 | Sedikit berkurang dibandingkan NM360 |
| Ketangguhan impak | Baik (seimbang) | Baik, tetapi mungkin sedikit lebih rendah pada ketebalan/penempaan yang setara karena kekerasan yang lebih tinggi |
Interpretasi - NM400 secara sengaja lebih kuat dan lebih keras daripada NM360, memberikan ketahanan aus yang lebih baik dengan mengorbankan beberapa keuletan dan potensi ketangguhan impak yang lebih rendah jika tidak diproses dengan hati-hati. - Besarnya trade-off tergantung pada ketebalan, perlakuan panas, dan komposisi kimia yang tepat; TMCP modern dan paduan mikro dapat mengurangi trade-off ini.
5. Kemampuan Las
Kemampuan las terutama dipengaruhi oleh kandungan karbon, paduan, dan kemampuan pengerasan. Kandungan karbon dan paduan yang lebih tinggi meningkatkan risiko retak dingin dan memerlukan kontrol preheat dan interpass yang lebih ketat.
Metrik setara karbon yang berguna: - Setara karbon IIW (indikator kemampuan las kualitatif): $$ CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15} $$ - Formula Pcm International Institute of Welding (untuk panduan preheat): $$ P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000} $$
Interpretasi kualitatif - NM400, dengan kandungan karbon/paduan dan target kekerasan yang lebih tinggi, biasanya akan memiliki $CE_{IIW}$ dan $P_{cm}$ yang lebih tinggi dibandingkan NM360, menunjukkan prosedur pengelasan yang lebih ketat (preheat lebih tinggi, pendinginan interpass lebih lambat, penggunaan bahan habis pakai rendah-hidrogen). - Langkah mitigasi: kontrol suhu preheat dan interpass, logam pengisi yang cocok atau lebih dari cukup dengan ketangguhan yang memadai, perlakuan panas pasca-las (PWHT) jika diperlukan, dan kontrol ketat kelembaban untuk membatasi hidrogen difusible. - Untuk fabrikasi berat, prosedur pengelasan harus memenuhi syarat untuk ketebalan pelat dan grade untuk menghindari pengerasan HAZ dan kerentanan retak dingin.
6. Korosi dan Perlindungan Permukaan
- Non-tahan karat: Baik NM360 maupun NM400 adalah baja karbon/paduan rendah non-tahan karat. Mereka tidak dirancang untuk ketahanan korosi.
- Opsi perlindungan permukaan: galvanisasi (celup panas atau pra-coating), cat pelindung, pelapisan bubuk, dan pelapisan pengorbanan. Perhatikan bahwa galvanisasi atau pelapisan termal yang intens dapat mempengaruhi kekerasan permukaan atau memperkenalkan stres lokal; pertimbangkan kompatibilitas proses pelapisan dengan kekerasan akhir dan persyaratan aus.
- PREN: Angka setara ketahanan pitting, $$ \text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N} $$ tidak berlaku untuk grade non-tahan karat ini; perlindungan korosi harus ditangani dengan pemilihan pelapisan dan strategi perlindungan katodik yang sesuai.
7. Fabrikasi, Kemudahan Pemesinan, dan Formabilitas
- Kemudahan pemesinan: NM400 lebih sulit untuk diproses dibandingkan NM360 karena kekerasan dan kekuatan yang lebih tinggi; keausan alat meningkat. Gunakan alat karbida, kurangi laju umpan, dan optimalkan parameter pemotongan. Pemesinan sebelum perlakuan panas akhir dapat menguntungkan.
- Formabilitas: Pembentukan dingin terbatas untuk kedua grade dibandingkan dengan baja ringan karbon rendah; NM360 menawarkan kelenturan yang lebih baik dibandingkan NM400. Di mana pembentukan kompleks diperlukan, bentuk dalam kondisi yang lebih lunak sebelum pendinginan & penempaan akhir atau gunakan jalur termal/mekanik yang meningkatkan formabilitas.
- Penyambungan & perakitan: Pengikatan mekanis umum dalam aplikasi di mana pengelasan dapat merusak kinerja aus lokal; pertimbangkan perakitan yang dibaut dengan bagian aus yang dilapisi keras untuk kemudahan penggantian.
8. Aplikasi Tipikal
| Penggunaan NM360 | Penggunaan NM400 |
|---|---|
| Bodi truk dan trailer, pelapis dengan abrasi sedang | Pelapis penghancur, ember dan gigi berat dalam pertambangan |
| Saluran, hopper, dan konveyor untuk abrasi sedang | Pelat aus di penghancur primer, pabrik penggilingan di mana puncak abrasi sangat parah |
| Komponen pertanian, layar, dan bilah | Ujung ember ekskavator dan loader, bagian aus berat dengan pelapis yang dapat diganti |
| Komponen konveyor dengan aus sedang | Aplikasi pertambangan dengan aus tinggi dan impak tinggi yang memerlukan masa pakai aus yang lebih lama |
Alasan pemilihan - Pilih NM360 ketika ketahanan abrasi sedang, keuletan/formabilitas yang lebih baik, dan pengelasan yang lebih mudah menjadi prioritas atau ketika bagian lebih tipis dan beban impak sedang. - Pilih NM400 di mana perpanjangan masa pakai di bawah abrasi parah membenarkan biaya material dan pemrosesan yang lebih tinggi dan di mana metode fabrikasi dapat mengakomodasi kontrol pengelasan/formasi yang lebih ketat.
9. Biaya dan Ketersediaan
- Biaya: NM400 umumnya lebih mahal per kilogram dibandingkan NM360 karena target paduan/kekerasan yang lebih tinggi dan pemrosesan yang lebih ketat. Biaya nyata tergantung pada pemasok, ketebalan pelat, dan konsistensi perlakuan panas.
- Ketersediaan: Kedua grade umumnya tersedia dalam bentuk pelat dari produsen baja besar; namun, pelat dengan kekerasan sangat tinggi dalam ketebalan besar mungkin memiliki waktu tunggu yang lebih lama atau stok terbatas. NM360 mungkin lebih mudah tersedia dalam rentang ketebalan dan dimensi yang lebih luas.
10. Ringkasan dan Rekomendasi
Tabel ringkasan
| Kriteria | NM360 | NM400 |
|---|---|---|
| Kemampuan las | Lebih baik (CE lebih rendah) | Lebih menantang (CE lebih tinggi) |
| Keseimbangan Kekuatan–Ketangguhan | Seimbang (keuletan lebih baik) | Kekuatan dan kekerasan lebih tinggi, keuletan sedikit lebih rendah |
| Biaya | Lebih rendah | Lebih tinggi |
Rekomendasi - Pilih NM400 jika Anda memerlukan ketahanan aus maksimum dan masa pakai yang lebih lama dalam layanan yang parah (misalnya, penggalian batu, penghancuran primer, komponen pertambangan berat) dan Anda dapat mengakomodasi prosedur pengelasan/formasi yang lebih ketat dan biaya material yang lebih tinggi. - Pilih NM360 jika Anda membutuhkan keseimbangan antara ketahanan abrasi dengan kemampuan las, formabilitas yang lebih baik, dan biaya awal yang lebih rendah—cocok untuk konveyor, bodi truk, saluran, dan bagian dengan aus sedang.
Catatan penutup Saat menentukan salah satu grade, minta sertifikat pabrik pemasok yang merinci komposisi kimia dan kekerasan, memerlukan kualifikasi prosedur pengelasan (PQR/WPS) untuk ketebalan dan kondisi layanan yang dimaksud, dan pertimbangkan untuk merancang bagian aus untuk kemudahan penggantian guna mengoptimalkan biaya siklus hidup.