PC1570 vs PC1860 – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi

Pengenalan

PC1570 dan PC1860 adalah dua grade yang umum ditemui dalam keluarga baja pra-tekanan berkekuatan tinggi yang digunakan untuk tendon, strand, dan batang pra-tekanan dan pasca-tekanan. Insinyur, manajer pengadaan, dan perencana manufaktur sering mempertimbangkan trade-off antara kekuatan, ketangguhan, kemampuan pengelasan, kinerja kelelahan, dan biaya saat memilih di antara keduanya — misalnya, menentukan kekuatan nominal yang lebih tinggi untuk mengurangi ukuran penampang dibandingkan dengan lebih memilih produk dengan kekuatan lebih rendah tetapi lebih ulet untuk memudahkan penanganan dan mengurangi risiko kegagalan rapuh.

Perbedaan teknis utama antara grade ini adalah niat desain mereka untuk tingkat kapasitas tarik yang berbeda: satu grade menargetkan kekuatan ultimate yang ditentukan lebih rendah dan umumnya memiliki lebih banyak duktilitas dan ketangguhan untuk penampang tertentu, sedangkan yang lainnya menargetkan kekuatan ultimate yang ditentukan jauh lebih tinggi (dan kapasitas pra-tekan yang sesuai), dicapai melalui paduan dan pemrosesan yang lebih kuat. Ini menjadikan kedua grade pilihan yang saling melengkapi tergantung pada permintaan struktural, skema pra-tekanan, lingkungan kelelahan/aus, dan batasan fabrikasi.

1. Standar dan Penunjukan

• Standar internasional dan regional umum di mana baja pra-tekanan dan kawat/strand berkekuatan tinggi ditentukan meliputi:
• ASTM/ASME (misalnya, ASTM A416 untuk strand baja, ASTM A722 untuk kawat baja berkekuatan tinggi)
• EN (misalnya, EN 10080 untuk baja untuk penguatan beton — baja penguat yang dapat dilas — dan standar EN lainnya untuk baja pra-tekanan)
• JIS (Standar Industri Jepang yang mencakup baja pra-tekanan)
• GB (standar nasional Tiongkok untuk baja dan kawat pra-tekanan)
• Klasifikasi:
• Baik PC1570 maupun PC1860 adalah baja pra-tekanan berkekuatan tinggi (baja karbon/paduan khusus yang disesuaikan untuk penggunaan pra-tekanan).
• Mereka bukan baja tahan karat; mereka termasuk dalam kategori baja karbon berkekuatan tinggi atau baja mikro paduan untuk pra-tekanan (beberapa varian diproses secara termomekanis atau ditarik dingin).

2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan

Analisis kimia yang tepat tergantung pada pemasok dan standar yang berlaku, tetapi filosofi paduan adalah konsisten: mempertahankan karbon rendah/terkendali untuk menjaga duktilitas dan kemampuan pengelasan sambil menambahkan tingkat Si dan Mn yang terkontrol untuk deoksidasi dan kekuatan; penambahan mikro paduan (V, Ti, Nb) atau jumlah kecil Cr/Mo digunakan pada grade berkekuatan lebih tinggi untuk meningkatkan kemampuan pengerasan, ketahanan temper, dan kekuatan tanpa meningkatkan karbon secara berlebihan.

Elemen	Peran / keberadaan khas di PC1570	Peran / keberadaan khas di PC1860
C (Karbon)	Terkendali, relatif rendah hingga sedang untuk mempertahankan duktilitas dan ketahanan kelelahan	Kontrol sedikit lebih tinggi atau sebanding; kontrol ketat diperlukan untuk mencapai kekuatan tarik yang lebih tinggi dengan ketangguhan yang dapat diterima
Mn (Mangan)	Memperkuat dan deoksidasi; tingkat sedang	Serupa atau sedikit lebih tinggi untuk meningkatkan kemampuan pengerasan
Si (Silikon)	Kontribusi deoksidasi dan kekuatan; dijaga terkendali	Terkendali, kadang sedikit lebih tinggi untuk kekuatan
P (Fosfor)	Dijaga seminimal mungkin; merugikan untuk ketangguhan	Dijaga minimal
S (Belerang)	Dijaga minimal; mempengaruhi kemampuan mesin dan inklusi	Dijaga minimal
Cr (Krom)	Biasanya rendah atau tidak ada; beberapa grade mungkin termasuk sedikit Cr untuk kemampuan pengerasan	Mungkin ada dalam jumlah kecil pada varian berkekuatan lebih tinggi
Ni (Nikel)	Tidak khas; digunakan hanya dalam kimia khusus	Jarang; penambahan kecil mungkin ada pada baja khusus
Mo (Molybdenum)	Jarang tetapi mungkin digunakan dalam jumlah kecil untuk ketahanan temper	Mungkin digunakan dalam jumlah jejak untuk varian berkekuatan tinggi
V, Nb, Ti (Elemen Mikro Paduan)	Sering ada dalam jumlah jejak untuk pemurnian butir dan kekuatan	Lebih mungkin atau penambahan sedikit lebih tinggi untuk memastikan kekuatan lebih tinggi melalui pengerasan presipitasi
B (Boron)	Jika digunakan, pada tingkat ppm untuk meningkatkan kemampuan pengerasan	Mungkin digunakan dalam ppm untuk membantu kemampuan pengerasan pada grade berkekuatan tinggi
N (Nitrogen)	Terkendali pada tingkat rendah untuk menghindari kerapuhan	Terkendali rendah

Catatan: - Pemasok akan menerbitkan batas kimia yang tepat per produk. Tabel di atas merangkum strategi fungsional daripada komposisi tetap. - Grade dengan kekuatan nominal lebih tinggi biasanya lebih bergantung pada mikro paduan yang terkontrol dan pemrosesan untuk mencapai kekuatan tanpa karbon yang berlebihan.

3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas

• Mikrostruktur khas tergantung pada jalur produksi:
• Kawat pra-tekanan yang ditarik dingin secara historis mengembangkan mikrostruktur pearlitik atau martensitik yang sangat ditarik dengan jarak antar lapisan yang halus yang mendukung kekuatan tarik tinggi dan ketahanan kelelahan.
• Batang yang diproses secara termomekanis atau produk yang dikuenching dan di-temper mengembangkan struktur bainitik atau martensitik yang halus dengan penguatan presipitasi dari elemen mikro paduan.
• PC1570 (kekuatan nominal lebih rendah):
• Lebih mudah mencapai sifat yang diperlukan melalui penarikan dingin dan tempering yang terkontrol atau melalui siklus quench/temper dengan intensitas lebih rendah yang mempertahankan lebih banyak mikrokonstituen yang ulet.
• Menunjukkan keseimbangan yang menguntungkan antara ferrit/pearlit atau martensit/bainit yang di-temper dengan ketangguhan yang baik.
• PC1860 (kekuatan nominal lebih tinggi):
• Memerlukan kemampuan pengerasan yang lebih kuat dan/atau deformasi yang lebih parah untuk mencapai tingkat tarik yang lebih tinggi; mikrostruktur sering menunjukkan bainit yang lebih halus atau martensit yang di-temper dan densitas dislokasi yang lebih tinggi ditambah penguatan presipitasi.
• Perlakuan panas (misalnya, quench + temper atau pendinginan terkontrol) dioptimalkan untuk mencapai kekuatan ultimate yang tinggi sambil mempertahankan perpanjangan dan kinerja kelelahan yang diperlukan.
• Efek pemrosesan:
• Normalisasi meningkatkan keseragaman dan ketangguhan dengan memperhalus ukuran butir.
• Quenching dan tempering meningkatkan kekuatan dan dapat disesuaikan untuk mengoptimalkan trade-off kekuatan–ketangguhan.
• Pemrosesan terkontrol termomekanis (TMCP) dapat menghasilkan mikrostruktur butir halus yang meningkatkan baik kekuatan maupun ketangguhan untuk varian berkekuatan tinggi.

4. Sifat Mekanik

Nilai kuantitatif berbeda menurut standar dan pemasok; tabel di bawah ini menyoroti perilaku relatif dan apa yang harus diharapkan oleh insinyur.

Sifat	PC1570	PC1860
Kekuatan tarik (ultimate)	Kategori nominal lebih rendah — dirancang untuk kekuatan tinggi tetapi di bawah rekan grade yang lebih tinggi	Kategori nominal lebih tinggi — dirancang untuk kekuatan ultimate dan kapasitas pra-tekan yang jauh lebih besar
Kekuatan luluh (atau bukti)	Biasanya lebih rendah; memberikan lebih banyak cadangan plastik	Tingkat kekuatan luluh/bukti yang lebih tinggi untuk mendukung gaya pra-tekan yang lebih tinggi
Panjang (duktilitas)	Umumnya memiliki duktilitas lebih tinggi (perpanjangan lebih besar) untuk penampang yang sama	Perpanjangan berkurang dibandingkan dengan PC1570 pada tingkat kekuatan yang sama; tetap terkontrol untuk memenuhi persyaratan duktilitas
Ketangguhan impak	Biasanya ketangguhan lebih baik, terutama pada suhu rendah, jika paduan bersifat konservatif	Ketangguhan bisa lebih rendah jika kekuatan diprioritaskan; paduan dan pemrosesan yang terkontrol mengurangi kerapuhan
Kekerasan	Kekerasan rendah hingga sedang	Kekerasan lebih tinggi mencerminkan kekuatan tarik yang lebih tinggi

Interpretasi: - PC1860 mencapai stres tarik dan bukti yang lebih tinggi tetapi biasanya mengorbankan beberapa duktilitas dan mungkin memiliki kekerasan lebih tinggi serta energi impak yang terukur lebih rendah kecuali paduan dan tempering dikendalikan dengan hati-hati. - Pemilihan harus mempertimbangkan apakah desain struktural memerlukan maksimum pra-tekan per tendon (mendukung PC1860) atau duktilitas/ketangguhan yang lebih baik dan margin penanganan (mendukung PC1570).

5. Kemampuan Pengelasan

Kemampuan pengelasan tergantung pada ekuivalen karbon/kekuatan pengerasan dan keberadaan elemen mikro paduan. Untuk penilaian, insinyur sering menggunakan indeks seperti:

$$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$

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: - PC1570: Karena umumnya memiliki persyaratan kemampuan pengerasan yang lebih rendah dan mikro paduan yang konservatif, cenderung menunjukkan kemampuan pengelasan intrinsik yang lebih baik dan kecenderungan retak dingin yang lebih rendah dibandingkan varian berkekuatan lebih tinggi. Pemanasan awal dan suhu antar-passing yang terkontrol masih sering diperlukan untuk bagian tebal. - PC1860: Kemampuan pengerasan yang lebih tinggi (dari paduan atau ekuivalen karbon yang lebih tinggi) meningkatkan kerentanan terhadap mikrostruktur HAZ yang keras dan rapuh serta retak dingin yang dibantu hidrogen. Prosedur pengelasan biasanya memerlukan kontrol pemanasan/pascapemanasan dan hidrogen yang lebih ketat. Untuk sebagian besar aplikasi pra-tekanan, pengelasan langsung kawat atau strand dibatasi dan penyambungan mekanis atau metode pengelasan/penyambungan yang disetujui ditentukan. - Catatan praktis: Untuk tendon, penyambungan/pengelasan sering dihindari di zona pra-tekanan kecuali secara eksplisit memenuhi syarat; penghubung mekanis atau terminasi yang dilas di pabrik lebih umum.

6. Korosi dan Perlindungan Permukaan

• Baik PC1570 maupun PC1860 bukanlah baja tahan karat; ketahanan korosi terbatas dan tergantung pada kondisi permukaan, pelapisan, dan lingkungan.
• Perlindungan khas:
• Galvanisasi celup panas untuk batang/strand di mana perlindungan pengorbanan dapat diterima.
• Pelapisan epoxy, pelindung polimer, atau saluran berpelumas untuk strand yang digunakan di lingkungan eksternal, semi-terpapar, atau agresif.
• Pengemasan fisik (grout/injeksi) adalah praktik standar dalam tendon beton pra-tekanan.
• PREN (angka ekuivalen ketahanan pitting) adalah indeks baja tahan karat dan umumnya tidak berlaku untuk baja pra-tekanan non-tahan karat. Sebagai referensi:

$$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$

tetapi indeks ini relevan hanya untuk paduan tahan karat yang secara sengaja menyertakan Cr, Mo, dan N pada tingkat yang signifikan.

7. Fabrikasi, Kemampuan Mesin, dan Kemampuan Pembentukan

• Kemampuan mesin:
• Grade berkekuatan lebih tinggi (PC1860) cenderung lebih keras dan lebih abrasif terhadap alat; kecepatan pemotongan dan umur alat harus disesuaikan.
• PC1570 lebih mudah untuk diproses dan dibentuk karena kekerasan yang lebih rendah.
• Kemampuan pembentukan dan pembengkokan:
• Duktilitas menentukan jari-jari pembengkokan yang diizinkan dan proses pembentukan dingin; PC1570 biasanya akan mentolerir pembengkokan yang lebih ketat dan pembentukan dingin dengan risiko retak yang lebih rendah.
• PC1860 mungkin memerlukan jari-jari pembengkokan yang lebih besar, perlakuan panas yang terkontrol, atau proses pembentukan khusus.
• Penyelesaian permukaan:
• Baja dengan kekerasan lebih tinggi mungkin mengembangkan mikroretak selama operasi penyelesaian yang agresif; kontrol penggilingan dan peledakan tembakan sangat penting.
• Instalasi dan penanganan:
• Tingkat pra-tekan yang lebih tinggi di PC1860 memberlakukan persyaratan penanganan, jangkar, dan peralatan penegangan yang lebih ketat karena energi elastis yang tersimpan lebih tinggi dan risiko selama kegagalan katastropik.

8. Aplikasi Khas

PC1570 — Penggunaan Khas	PC1860 — Penggunaan Khas
Anggota beton pra-tekanan umum di mana pra-tekanan sedang hingga tinggi diperlukan bersama dengan kemudahan instalasi dan ketangguhan yang lebih baik (misalnya, balok precast, pelat, tendon yang lebih kecil)	Tendon berkekuatan tinggi di mana maksimum pra-tekan per tendon diperlukan untuk meminimalkan ukuran penampang, atau untuk jembatan bentang panjang/beban tinggi, pasca-tekanan pelat berat, dan aplikasi khusus
Elemen di mana ketahanan kelelahan dan duktilitas diprioritaskan (jembatan dengan banyak siklus beban)	Aplikasi di mana ruang atau jumlah saluran harus diminimalkan dan kekuatan bukti yang lebih tinggi per strand secara ekonomis menguntungkan
Situasi dengan fabrikasi lapangan yang lebih kompleks di mana kemampuan pengelasan/pembentukan yang lebih tinggi bermanfaat	Elemen dan penghubung berkekuatan tinggi yang diproduksi di pabrik di mana kekuatan yang lebih tinggi mengkompensasi duktilitas yang berkurang

Rasional pemilihan: - Pilih grade yang keseimbangan kapasitas pra-tekan dan duktilitasnya sesuai dengan permintaan struktural, jarak tendon, dan batasan konstruksi. Pertimbangkan umur panjang dan strategi perlindungan korosi sebagai faktor pendukung.

9. Biaya dan Ketersediaan

• Biaya relatif:
• PC1860 umumnya lebih mahal per unit massa karena paduan tambahan, pemrosesan yang lebih menuntut, dan kontrol kualitas yang lebih ketat.
• PC1570 biasanya lebih murah dan diproduksi secara luas dalam bentuk produk umum (kawat, strand, batang).
• Ketersediaan berdasarkan bentuk produk:
• Kedua grade umumnya tersedia sebagai kawat dan strand; grade yang lebih tinggi mungkin lebih umum ditemukan dalam bentuk produk tertentu (misalnya, strand berkekuatan tinggi yang diproduksi khusus, batang atau kawat yang ditarik dingin) dan mungkin memiliki waktu tunggu yang lebih lama untuk jumlah besar atau pelapisan khusus.
• Nasihat pengadaan:
• Melibatkan pemasok lebih awal disarankan untuk PC1860 untuk mengonfirmasi waktu tunggu, jalur perlakuan panas, dan jaminan kualitas untuk ketahanan kelelahan dan ketangguhan, terutama untuk proyek besar.

10. Ringkasan dan Rekomendasi

Kriteria	PC1570	PC1860
Kemampuan pengelasan	Lebih baik (CE lebih rendah, lebih mudah dilas dengan tindakan pencegahan standar)	Lebih menantang (CE/kekuatan pengerasan lebih tinggi; kontrol yang lebih ketat diperlukan)
Keseimbangan Kekuatan–Ketangguhan	Lebih ulet, ketangguhan lebih baik untuk banyak aplikasi	Kekuatan lebih tinggi, tetapi memerlukan pemrosesan yang hati-hati untuk mempertahankan ketangguhan
Biaya	Lebih rendah	Lebih tinggi

Rekomendasi: - Pilih PC1570 jika: - Proyek memprioritaskan duktilitas, ketangguhan, ketahanan kelelahan, dan kemudahan fabrikasi atau penanganan lapangan; di mana moderasi pra-tekan per tendon dapat diterima; dan ketika biaya atau ketersediaan cepat penting. - Pilih PC1860 jika: - Desain memerlukan kapasitas pra-tekan maksimum per tendon untuk meminimalkan jumlah tendon atau ukuran penampang, dan proyek dapat mengakomodasi kontrol pengelasan/spesifikasi yang lebih ketat, potensi biaya material yang lebih tinggi, dan kualifikasi pemasok yang dekat untuk perlakuan panas dan ketangguhan.

Catatan teknik akhir: Selalu konfirmasi batas kimia dan mekanik yang tepat dengan pemasok atau spesifikasi yang mengatur, tinjau prosedur pengelasan dan penyambungan yang memenuhi syarat, dan verifikasi kinerja kritis kelelahan dan patah dengan pengujian atau data pemasok untuk jalur produksi yang dipilih.