NM550 vs HARDOX550 – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi

Pengenalan

NM550 dan HARDOX550 adalah dua jenis baja tahan aus yang sering dibandingkan dan digunakan di berbagai industri seperti pertambangan, penggalian, peralatan berat, pemindahan tanah, dan penanganan material. Insinyur, manajer pengadaan, dan perencana manufaktur biasanya memilih antara keduanya saat menentukan pelat aus atau komponen struktural yang terpapar layanan abrasif. Konteks keputusan yang umum termasuk menyeimbangkan umur pakai dengan biaya pembelian, mengoptimalkan kemampuan pengelasan dan fabrikasi dibandingkan dengan kekerasan dan ketangguhan yang diberikan, serta memilih antara rantai pasokan bersertifikat yang bersifat proprietary dibandingkan dengan alternatif yang tersedia secara lokal.

Perbedaan utama antara keduanya terletak pada bagaimana kimia, pemrosesan, dan kontrol kualitas mereka digabungkan untuk memberikan kekerasan, ketangguhan, dan kinerja yang dapat diprediksi di bagian atas kelas kekerasan 550. HARDOX550 adalah produk komersial, yang dikuenching dan dipanaskan, produk proprietary dengan pemrosesan yang dikendalikan secara ketat untuk mencapai kombinasi konsisten dari kekerasan tinggi dan ketangguhan yang terverifikasi; NM550 adalah penunjukan grade pasar/non-proprietary yang digunakan di wilayah tertentu dan mewakili baja yang diproduksi untuk memenuhi target kekerasan kelas 550 tetapi dengan praktik paduan dan produksi yang lebih bervariasi. Inilah sebabnya mengapa keduanya sering dibandingkan: keduanya menargetkan tingkat kekerasan nominal yang sama, namun memberikan jaminan yang berbeda pada keseragaman mikrostruktur, ketangguhan, dan sifat bersertifikat.

1. Standar dan Penunjukan

• Standar dan sistem internasional utama yang relevan saat menentukan baja tahan aus meliputi: ASTM/ASME, EN (Norma Eropa), JIS (Standar Industri Jepang), dan GB (standar nasional Tiongkok). Selain itu, merek pabrik proprietary (misalnya, HARDOX oleh SSAB) memiliki sistem kualitas dan kondisi pengiriman mereka sendiri.
• Klasifikasi berdasarkan keluarga baja:
• NM550: Biasanya dikategorikan sebagai baja tahan aus dengan kekerasan tinggi dalam kategori umum baja kekuatan tinggi rendah paduan (HSLA) / baja tahan aus. Ini sering diidentifikasi oleh standar regional dan spesifikasi komersial daripada satu standar internasional tunggal.
• HARDOX550: Baja tahan aus yang dikuenching dan dipanaskan yang dipasok oleh SSAB. Ini adalah baja tahan aus dengan sifat yang dirancang dan dijamin oleh produsen; secara teknis ini adalah baja struktural yang dipaduan dan dipanaskan untuk aplikasi abrasif yang menuntut.

2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan

Paduan tepat dari baja ini dapat bervariasi menurut produsen. Alih-alih nilai numerik spesifik, tabel di bawah ini merangkum peran dan keberadaan relatif elemen umum dalam baja tahan aus kelas kekerasan 550.

Bagaimana paduan mempengaruhi kinerja: - Karbon dan elemen paduan (Cr, Mo, Mn, dll.) meningkatkan kekerasan dan memungkinkan pencapaian kekerasan tinggi setelah perlakuan panas, tetapi kandungan karbon dan paduan yang lebih tinggi cenderung mengurangi kemampuan pengelasan dan dapat mengganggu ketangguhan impak jika tidak seimbang. - Elemen mikro paduan (V, Nb) digunakan untuk memperhalus ukuran butir austenit sebelumnya dan meningkatkan ketangguhan tanpa peningkatan karbon yang besar. - Produk proprietary (misalnya, HARDOX) biasanya mengontrol elemen jejak dan kualitas inklusi dengan lebih ketat, memberikan ketangguhan dan kinerja kelelahan yang lebih dapat diprediksi.

3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas

Mikrostruktur di bawah pemrosesan standar: - Kedua grade diproduksi melalui rute quench-and-temper atau melalui pemrosesan termo-mekanis diikuti dengan pendinginan terkontrol dan pemanasan. Tujuannya adalah mikrostruktur martensit atau bainit-martensit yang dipanaskan yang memberikan kekerasan tinggi dengan ketangguhan yang dapat digunakan. - HARDOX550: Diproduksi dengan siklus perlakuan panas proprietary yang menghasilkan martensit yang dipanaskan sangat seragam dengan austenit yang terjaga dan kandungan inklusi yang rendah. Proses ini dioptimalkan untuk sifat yang konsisten melalui ketebalan. - NM550: Dapat diproduksi oleh beberapa pabrik dengan kontrol proses yang bervariasi. Mikrostruktur tipikal yang dituju adalah martensit/bainit yang dipanaskan; namun, keseragaman (melalui ketebalan dan pelat ke pelat) mungkin kurang ketat dijamin di antara pemasok.

Efek perlakuan panas lebih lanjut: - Normalisasi: Dapat memperhalus ukuran butir dan menghomogenisasi mikrostruktur tetapi jarang digunakan sebagai langkah akhir untuk pelat tahan aus kelas 550; lebih umum dalam perlakuan pra-pelat. - Quenching dan pemanasan: Rute industri utama untuk keduanya; quenching menetapkan martensit keras, pemanasan mengurangi kerapuhan dan menyetel ketangguhan. - Pemrosesan termo-mekanis yang terkontrol (TMCP): Digunakan untuk menghasilkan mikrostruktur yang lebih halus dengan ekuivalen karbon yang lebih rendah dan ketangguhan yang lebih baik untuk kekerasan tertentu. Baja proprietary sering menggunakan TMCP untuk meningkatkan keseimbangan kekuatan–ketangguhan.

4. Sifat Mekanis

Alih-alih menyajikan klaim numerik absolut (yang tergantung pada pemasok, ketebalan, dan pemrosesan), tabel perbandingan berikut memberikan deskriptor tipikal yang relevan untuk industri bagi insinyur yang memilih antara kedua grade.

Mana yang lebih kuat, lebih tangguh, atau lebih duktil, dan mengapa: - Keduanya menargetkan kekerasan nominal yang serupa (kelas "550"). Kekuatan dan kekerasan dapat dibandingkan dalam arti nominal, tetapi HARDOX550 biasanya disuplai dengan kontrol ketangguhan dan sifat melalui ketebalan yang lebih ketat, sehingga kombinasi kekuatan dan ketahanan impaknya umumnya lebih dapat diprediksi untuk aplikasi kritis. NM550 mungkin memberikan kekerasan yang serupa tetapi dapat menunjukkan variabilitas yang lebih besar dalam ketangguhan dan duktilitas, tergantung pada kualitas pemasok dan ketebalan pelat.

5. Kemampuan Pengelasan

Pertimbangan kemampuan pengelasan berkisar pada kandungan karbon, paduan untuk kekerasan, dan keberadaan mikro paduan. Panduan praktis: - Ekuivalen karbon memberikan indikasi tingkat pertama tentang kebutuhan pemanasan awal dan perlakuan panas pasca-las (PWHT). Rumus umum yang digunakan adalah: - $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$ - Interpretasi (kualitatif): - Ekuivalen $CE_{IIW}$ atau $P_{cm}$ yang lebih tinggi menunjukkan peningkatan risiko zona terpengaruh panas yang keras dan rapuh serta kebutuhan untuk pemanasan awal yang terkontrol, suhu antar las, dan mungkin PWHT atau bahan habis pakai yang sesuai. - Produsen HARDOX550 umumnya menyediakan pedoman pengelasan, bahan habis pakai yang direkomendasikan, dan prosedur yang memenuhi syarat; mereka juga menerbitkan ketebalan batas dan rekomendasi pemanasan awal. Karena HARDOX550 mungkin memiliki kekerasan yang lebih tinggi dari pilihan paduan, kontrol prosedur pengelasan yang hati-hati sangat penting. - Kemampuan pengelasan NM550 tergantung pada ekuivalen karbonnya; beberapa pelat NM550 dapat dilas dengan praktik standar dan pemanasan awal minimal jika CE sedang, sementara yang lain memerlukan pemanasan awal dan pendinginan terkontrol untuk menghindari retak. - Tips praktis: - Selalu konsultasikan rekomendasi pengelasan pabrik dan lakukan kualifikasi prosedur jika ragu. - Gunakan elektroda/pengisi hidrogen rendah dan kontrol suhu antar las. - Pertimbangkan embossing atau pemesinan untuk menghilangkan lapisan permukaan keras jika pemotongan termal memperkenalkan kekerasan yang berlebihan.

6. Korosi dan Perlindungan Permukaan

• Baik NM550 maupun HARDOX550 adalah baja tahan aus non-stainless; ketahanan korosi intrinsik terbatas dan tidak boleh diandalkan untuk ketahanan atmosfer atau kimia.
• Mitigasi korosi yang tipikal:
• Pelapis pelindung: sistem pengecatan, primer epoksi, lapisan atas poliuretan untuk lingkungan atmosfer.
• Galvanisasi: mungkin untuk komponen yang diproduksi tertentu tetapi mungkin memerlukan kontrol proses khusus karena kekerasan tinggi dan potensi distorsi.
• Cadangan korosi: menggunakan lapisan pengorbanan atau toleransi desain di mana keausan pelapis diharapkan.
• PREN (angka ekuivalen ketahanan pitting) hanya relevan untuk bahan stainless dengan kandungan Mo dan N yang signifikan dan tidak berlaku untuk baja tahan aus non-stainless. Sebagai referensi:
• $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• Singkatnya, untuk kedua grade, rencanakan perlindungan permukaan dalam layanan korosif; mereka bukan pengganti untuk baja stainless.

7. Fabrikasi, Kemampuan Mesin, dan Pembentukan

• Pemotongan: Pemotongan plasma, oksigen-bahan bakar, dan laser umum digunakan. Baja las dengan kekerasan tinggi dapat membentuk lapisan rekristalisasi keras atau zona terpengaruh panas—pemrosesan atau penggilingan pasca-potong mungkin diperlukan.
• Pembengkokan/pembentukan: Pada kekerasan kelas 550, pembentukan dingin terbatas; pembengkokan deformasi besar umumnya tidak disarankan tanpa alat khusus atau pemanasan awal lokal. Pembentukan lebih sederhana pada pelat awal yang lebih lunak atau dengan menggunakan teknik pembentukan bertahap.
• Kemampuan mesin: Kedua grade lebih sulit untuk diproses dibandingkan baja lunak. Gunakan alat karbida, tingkat umpan yang dikurangi, dan parameter pemotongan yang terkontrol. Toleransi pemrosesan sering ditentukan untuk menghilangkan permukaan yang mengeras.
• Finishing: Penggilingan dan peledakan tembakan umum. Pelat tahan aus mungkin memerlukan perataan atau perencanaan untuk toleransi datar yang ketat—ini dipengaruhi oleh kekerasan dan keseragaman ketebalan.

8. Aplikasi Tipikal

Rasional pemilihan: - Pilih pelat berdasarkan beban abrasif, tingkat dampak, geometri komponen, umur yang dibutuhkan, dan kemampuan perbaikan. Jika keausan dominan dan layanan tidak parah dampaknya, solusi NM550 dari pemasok yang terpercaya mungkin lebih ekonomis. Jika layanan mencakup dampak, beban tepi, atau pertimbangan keselamatan/operasional yang kritis, solusi HARDOX550 dengan ketangguhan yang terbukti dan dukungan pemasok biasanya lebih disukai.

9. Biaya dan Ketersediaan

• Biaya relatif: Baja bermerek proprietary (HARDOX550) sering kali memiliki harga premium karena R&D, sertifikasi, dan rantai pasokan global. NM550, sebagai grade non-proprietary regional, dapat lebih murah pada harga pembelian awal.
• Ketersediaan berdasarkan bentuk: Keduanya tersedia dalam bentuk pelat; HARDOX550 tersedia luas di Eropa, Amerika, dan pasar lainnya melalui distribusi SSAB, sering kali dengan dukungan teknis penuh. Ketersediaan NM550 kuat di wilayah di mana pabrik lokal memproduksi baja tahan aus seri NM; waktu pengiriman dan toleransi ketebalan/kekerasan yang konsisten dapat bervariasi menurut pemasok.

10. Ringkasan dan Rekomendasi

Tabel ringkasan (kualitatif)

Kesimpulan dan panduan pemilihan: - Pilih NM550 jika: - Anda memerlukan pelat tahan aus kelas 550 dan bekerja dalam anggaran yang sensitif biaya dengan akses ke pabrik regional yang terpercaya. - Aplikasi terutama adalah keausan abrasif dengan dampak energi tinggi yang terbatas atau kinerja keselamatan kritis; dan Anda dapat menerima beberapa variabilitas dan melakukan kualifikasi pemasok. - Anda memiliki kemampuan pengelasan/fabrikasi untuk mengelola ekuivalen karbon dan kebutuhan pemanasan awal jika diperlukan.

• Pilih HARDOX550 jika:
• Anda memerlukan sifat mekanis yang dijamin dan terdokumentasi (ketangguhan melalui ketebalan, kekerasan, dan perilaku kelelahan) serta dukungan teknis yang didukung pemasok.
• Komponen akan terpapar dampak parah, beban tepi, atau layanan kritis di mana kinerja yang dapat diprediksi dan jejak penting.
• Anda lebih memilih jaminan kualitas pemrosesan proprietary—meskipun dengan harga pembelian yang lebih tinggi—karena konsekuensi waktu henti atau kegagalan sangat mahal.

Catatan akhir: Untuk aplikasi kritis apa pun, minta sertifikat pabrik, hasil uji ketangguhan yang relevan dengan suhu layanan dan ketebalan yang diharapkan, serta pedoman pengelasan. Lakukan uji lapangan jika memungkinkan dan kualifikasi pemasok serta prosedur untuk menyelaraskan kinerja yang diberikan dari grade yang dipilih dengan persyaratan desain.