NM450 vs HARDOX450 – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Pengenalan
NM450 dan HARDOX450 adalah dua baja tahan aus (AR) yang sering dibandingkan dan digunakan dalam aplikasi pemakaian berat seperti pertambangan, penggalian, dan penanganan agregat. Insinyur dan profesional pengadaan yang memutuskan antara keduanya menyeimbangkan prioritas yang bersaing: biaya dan ketersediaan lokal versus kualitas pemasok yang terjamin, kemampuan pengelasan dan kemudahan fabrikasi versus umur pakai dalam layanan, serta kekerasan versus ketangguhan impak.
Perbedaan utama antara kelas ini terletak pada pendekatan paduan dan pemrosesan metalurgi mereka: satu berasal dari keluarga baja tahan aus yang diproduksi untuk memenuhi standar regional dan target ekonomi, sementara yang lainnya adalah produk bermerek yang dikendalikan dengan ketat dengan kimia dan pemrosesan tertentu untuk memberikan sifat yang dapat direproduksi. Perbedaan ini terwujud dalam kontrol komposisi, strategi mikro-paduan, dan kinerja yang dinyatakan dalam lembar data, itulah sebabnya baja ini sering dibandingkan untuk keputusan desain dan pengadaan.
1. Standar dan Penunjukan
- HARDOX450: Merek dagang oleh SSAB; biasanya dirujuk ke lembar data pemasok daripada satu standar internasional tunggal. Material diklasifikasikan sebagai baja struktural tahan aus yang dikuatkan dan ditempa (perilaku mirip HSLA melalui pemrosesan yang terkontrol).
- NM450: Biasanya penunjukan nasional/regional untuk pelat tahan aus kelas 450 HB; dapat diproduksi sesuai dengan standar lokal seperti GB/T (Cina) atau spesifikasi nasional lainnya. Bukan produk bermerek global tunggal.
Klasifikasi: - Keduanya adalah baja tahan aus non-stainless, paduan rendah hingga sedang, dengan kekerasan tinggi. Mereka bukan baja alat atau baja stainless; mereka berada dalam kategori baja tahan aus yang dikuatkan dan ditempa (HSLA).
2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan
Tabel: kehadiran kualitatif elemen paduan umum (deskriptor kualitatif daripada angka yang tepat; nilai pasti tergantung pada pemasok/spesifikasi).
| Elemen | NM450 (kehadiran tipikal) | HARDOX450 (kehadiran tipikal) | Catatan |
|---|---|---|---|
| C | Sedang (terkendali) | Rendah–Sedang (terkendali ketat) | Karbon memberikan dasar kekerasan dan kekuatan; level dikendalikan untuk menyeimbangkan kekerasan dan kemampuan pengelasan. |
| Mn | Sedang | Sedang | Mn membantu kekerasan dan kekuatan; umum di keduanya. |
| Si | Rendah–Sedang | Rendah–Sedang | Kontribusi deoksidasi dan kekuatan. |
| P | Sangat rendah (terkendali) | Sangat rendah (terkendali) | Impuritas—dijaga rendah untuk menghindari kerapuhan. |
| S | Sangat rendah (terkendali) | Sangat rendah (terkendali) | Impuritas—dijaga rendah untuk ketangguhan dan kemampuan pengelasan. |
| Cr | Jejak–Rendah | Rendah (mikro-paduan yang disengaja) | Cr berkontribusi pada kekerasan dan ketahanan aus. |
| Ni | Jejak | Jejak | Meningkatkan ketangguhan ketika ada dalam jumlah yang lebih tinggi. |
| Mo | Jejak | Jejak–Rendah | Mo meningkatkan kekerasan dan kekuatan suhu tinggi. |
| V | Jejak–Rendah (mikro-paduan yang mungkin) | Jejak–Rendah (terkendali) | Mikro-paduan (V, Nb, Ti) membantu memperhalus ukuran butir dan meningkatkan ketangguhan. |
| Nb (Nb/Ti) | Jejak (mungkin) | Jejak (digunakan untuk kontrol butir) | Mikro-paduan digunakan secara selektif oleh produsen. |
| Ti | Jejak | Jejak | Sering digunakan sebagai stabilisator dan pemurni butir. |
| B | Jejak (kadang-kadang) | Jejak (kadang-kadang) | Penambahan boron kecil dapat meningkatkan kekerasan jika digunakan dan dikendalikan. |
| N | Residu/terkendali | Residu/terkendali | Kontrol nitrogen penting untuk ketangguhan dan kinerja kelelahan. |
Bagaimana paduan mempengaruhi kinerja: - Karbon dan mangan terutama menentukan kekerasan dan kekuatan saat digulung/dikuatkan. - Elemen mikro-paduan (V, Nb, Ti) memperhalus ukuran butir austenit dan meningkatkan ketangguhan serta kemampuan pengelasan pada kekerasan tertentu. - Kromium dan molibdenum meningkatkan kekerasan dan ketahanan aus, memungkinkan kandungan karbon yang lebih rendah untuk target kekerasan yang serupa, yang meningkatkan kemampuan pengelasan.
3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas
Mikrostruktur tipikal: - Kedua kelas disuplai sebagai pelat yang dikuatkan dan ditempa dengan mikrostruktur martensitik/bainitik yang ditempa yang dirancang untuk memberikan kekerasan tinggi sambil mempertahankan beberapa ketangguhan. - HARDOX450 (bermerek) diproduksi di bawah siklus perlakuan panas dan jadwal penggulungan yang dikendalikan ketat untuk memperoleh struktur martensitik yang homogen dengan ukuran butir austenit yang diperhalus. - NM450 (kelas 450 HB regional) dapat diproduksi menggunakan pemrosesan quench-and-temper atau kontrol termomekanik yang serupa, tetapi kontrol pemasok dan jendela proses dapat bervariasi lebih banyak antara pabrik.
Efek pemrosesan: - Normalisasi: memperhalus ukuran butir dan dapat menghomogenkan mikrostruktur, tetapi sendirian tidak akan mencapai level kekerasan target untuk pelat AR. - Quenching & tempering: rute utama untuk memperoleh kekerasan tinggi (≈450 HB) dengan membentuk martensit dan kemudian menempanya untuk menyeimbangkan kekerasan dan ketangguhan. - Pemrosesan termomekanik yang terkontrol (TMCP): digunakan oleh produsen bermerek untuk mengembangkan kekuatan dan ketangguhan dengan penggulungan dan pendinginan yang tepat—ini dapat mengurangi kebutuhan untuk paduan ekstrem dan menjaga karbon lebih rendah.
4. Sifat Mekanik
Tabel: perbandingan kualitatif (keduanya dirancang untuk kekerasan kelas ~450 HB; nilai numerik yang tepat tergantung pada pemasok).
| Sifat | NM450 | HARDOX450 | Catatan |
|---|---|---|---|
| Kekuatan Tarik | Tinggi | Tinggi (konsisten) | Keduanya memberikan kekuatan tarik tinggi yang konsisten dengan kelas kekerasan mereka. Produk bermerek sering menyatakan rentang yang lebih ketat. |
| Kekuatan Luluh | Tinggi | Tinggi (konsisten) | Kekuatan luluh dapat bervariasi dengan perlakuan panas pemasok; HARDOX biasanya memiliki data kekuatan luluh yang terkarakterisasi dengan baik. |
| Peregangan | Sedang–Rendah | Sedang–Rendah | Kekerasan tinggi mengurangi duktilitas; mikrostruktur yang ditempa mengoptimalkan duktilitas residu. |
| Ketangguhan Impak | Bervariasi (tergantung pada pabrik dan ketebalan) | Umumnya tinggi untuk kelas (konsisten di seluruh ketebalan) | Lembar data HARDOX memberikan ketangguhan vs ketebalan; ketangguhan NM450 lebih tergantung pada praktik produsen. |
| Kekerasan | ≈450 HB kelas (target) | ≈450 HB kelas (target) | Kekerasan adalah kelas yang menentukan; keduanya bertujuan untuk ~450 HB, tetapi distribusi dan toleransi berbeda menurut pemasok. |
Mana yang lebih kuat, lebih tangguh, lebih duktil: - Keduanya dirancang untuk rentang kekerasan yang sama, sehingga level kekuatan nominal dapat dibandingkan. HARDOX450 yang bermerek biasanya memberikan ketangguhan yang lebih dapat direproduksi dan kurva sifat mekanik yang dinyatakan di seluruh ketebalan karena kontrol proses yang ketat dan pengujian yang terdokumentasi. NM450 dapat memberikan kinerja yang setara, tetapi variabilitas antara produsen mungkin lebih besar.
5. Kemampuan Pengelasan
Kemampuan pengelasan tergantung pada kandungan karbon, kekerasan keseluruhan, dan mikro-paduan.
Indeks yang berguna:
- Setara karbon (IIW):
$$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$
- Pcm (untuk memprediksi sensitivitas retak dingin):
$$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$
Interpretasi: - Nilai $CE_{IIW}$ dan $P_{cm}$ yang lebih rendah menunjukkan kemampuan pengelasan yang lebih mudah dan risiko retak dingin yang lebih rendah akibat hidrogen. HARDOX450 yang bermerek sering bertujuan untuk setara karbon yang lebih rendah melalui kimia yang terkontrol dan TMCP untuk meningkatkan kemampuan pengelasan pada kekerasan target. - Kedua kelas memerlukan prosedur pengelasan yang disesuaikan untuk baja AR: kontrol suhu pra-panas dan antar-passing, bahan habis pakai rendah-hidrogen, dan pertimbangan perlakuan panas pasca-las (PWHT) jika diperlukan. - Persiapan tepi, puncak kekerasan lokal, dan input panas harus dikelola untuk menghindari martensit rapuh di zona yang terpengaruh panas (HAZ). Untuk fabrikasi kritis, ikuti pedoman pengelasan pemasok.
6. Korosi dan Perlindungan Permukaan
- Baik NM450 maupun HARDOX450 adalah baja karbon/paduan non-stainless dan tidak memberikan ketahanan korosi yang melekat di luar baja ringan yang tipikal.
- Strategi perlindungan permukaan: pengecatan, pelapisan bubuk, galvanisasi korosif atau metalurgi (jika memungkinkan), dan penerapan overlay atau liner tahan aus.
- Ketika ketahanan korosi adalah parameter desain (misalnya, lingkungan basah, mengandung klorida), paduan stainless atau tahan korosi diperlukan; PREN tidak berlaku untuk baja AR ini. Sebagai referensi, rumus PREN untuk paduan stainless adalah:
$$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ - Dalam praktiknya, pilih pelapis atau tentukan solusi dupleks (cladding atau overlay tahan korosi) ketika baik aus maupun korosi menjadi perhatian.
7. Fabrikasi, Kemudahan Pemesinan, dan Kemudahan Pembentukan
- Pemotongan: Keduanya dipotong dengan oksigen-bahan bakar (pelat yang lebih tebal), plasma, laser, dan waterjet; keausan alat lebih tinggi karena kekerasan—pemilihan alat dan parameter pemotongan harus sesuai.
- Pembengkokan/pembentukan: Pembentukan dingin pelat AR pada ~450 HB terbatas; pemanasan awal atau pembentukan panas (dan perlakuan panas pasca bentuk) mungkin diperlukan. Pembengkokan dengan radius kecil berisiko retak atau kehilangan kekerasan di titik bengkok.
- Kemudahan pemesinan: Kekerasan tinggi meningkatkan keausan alat; pemesinan biasanya dilakukan dalam keadaan dipotong atau dengan alat khusus. Pelat bermerek dengan mikrostruktur yang lebih seragam mungkin lebih dapat diprediksi dalam pemesinan.
- Penggilingan/penyelesaian: Diperlukan untuk tepi toleransi ketat; penggilingan abrasif menghasilkan keausan alat dan panas yang tinggi—kendalikan untuk menghindari perubahan tempering atau mikrostruktur.
8. Aplikasi Tipikal
| NM450 (penggunaan tipikal) | HARDOX450 (penggunaan tipikal) |
|---|---|
| Corong kuari lokal/regional, liner hopper, konveyor kecil (proyek sensitif biaya) | Rangka truk tahan aus, ember loader, bagian aus ekskavator, liner pertambangan di mana dukungan pemasok dan kinerja yang terdokumentasi diperlukan |
| Deck penyaringan, liner tetap di mana frekuensi penggantian sedang | Komponen peralatan bergerak yang membutuhkan ketangguhan yang dapat diandalkan di seluruh ketebalan, konveyor layanan berat |
| Pelat tahan aus dan liner retrofit oleh fabrikator lokal | Aplikasi yang menuntut jejak material bersertifikat dan kinerja dalam layanan yang dapat diprediksi |
Rasional pemilihan: - Pilih kelas berdasarkan mekanisme aus yang diharapkan (gesekan vs impak), siklus hidup yang diperlukan, waktu henti yang dapat diterima dan praktik pemeliharaan, serta dukungan pemasok. Untuk dampak tinggi ditambah aus, ketangguhan yang terbukti di seluruh ketebalan dan QA pemasok sangat penting.
9. Biaya dan Ketersediaan
- NM450: Seringkali lebih kompetitif dalam biaya di pasar dengan beberapa pabrik lokal. Ketersediaan dapat baik secara regional, tetapi dokumentasi material dan kontrol sifat yang konsisten dapat bervariasi.
- HARDOX450: Biasanya dihargai lebih tinggi karena merek, sifat yang terjamin, distribusi global, dan pengujian serta jejak yang terdokumentasi. Ketersediaan umumnya luas di mana pemasok memiliki jaringan distribusi atau pabrik berlisensi.
Bentuk produk: - Keduanya tersedia sebagai pelat; HARDOX juga mungkin tersedia dengan layanan tambahan (misalnya, pemotongan sesuai ukuran, informasi pengelasan yang telah disetujui, laporan uji bersertifikat) yang menambah nilai tetapi biayanya lebih tinggi.
10. Ringkasan dan Rekomendasi
Tabel yang merangkum perbandingan kualitatif:
| Kriteria | NM450 | HARDOX450 |
|---|---|---|
| Kemampuan Pengelasan | Baik hingga dapat diterima (bervariasi menurut pabrik) | Baik (konsisten; panduan pemasok tersedia) |
| Seimbang Kekuatan–Ketangguhan | Kekuatan tinggi; ketangguhan bervariasi | Kekuatan tinggi dengan ketangguhan yang terkarakterisasi dengan baik |
| Biaya | Lebih ekonomis (sering) | Biaya lebih tinggi; premium untuk konsistensi dan dukungan |
Rekomendasi: - Pilih NM450 jika Anda memerlukan pelat tahan aus yang ekonomis untuk aplikasi dengan persyaratan jejak pemasok yang lebih rendah, atau di mana pabrik lokal menyediakan material dan Anda dapat memvalidasi kinerja melalui inspeksi masuk dan pengujian kualifikasi. - Pilih HARDOX450 jika Anda memerlukan sifat mekanik dan ketangguhan yang terdokumentasi dan dapat direproduksi di seluruh ketebalan, prosedur pengelasan yang didukung pemasok dan dukungan teknis, serta meminimalkan risiko dalam aplikasi kritis, dampak tinggi, atau konsekuensi tinggi.
Catatan akhir: Terlepas dari pemilihan kelas, selalu dapatkan lembar data pemasok, minta sertifikat uji pabrik, dan kualifikasi prosedur pengelasan dan fabrikasi untuk produk dan ketebalan yang dipilih. Jika memungkinkan, lakukan pengujian atau percobaan aus yang spesifik untuk aplikasi untuk mengonfirmasi umur layanan yang diharapkan.