Q195 vs Q235 – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi

Pengenalan

Q195 dan Q235 adalah dua baja karbon dengan penunjukan Cina yang umum digunakan dalam aplikasi struktural, fabrikasi, dan rekayasa umum. Insinyur, manajer pengadaan, dan perencana manufaktur sering kali memutuskan antara keduanya saat menyeimbangkan biaya, kemampuan dibentuk, kemudahan pengelasan, dan kekuatan minimum yang diperlukan. Konteks keputusan yang umum termasuk memilih pelat berbiaya rendah untuk bagian struktural ringan, memilih logam dasar untuk fabrikasi berat, atau menentukan apakah kekuatan hasil yang lebih tinggi membenarkan biaya material tambahan dan penyesuaian fabrikasi.

Perbedaan praktis utama antara kedua grade adalah kekuatan hasil minimum mereka dan kontrol paduan yang digunakan untuk mencapainya: Q195 adalah baja struktural dengan hasil lebih rendah yang lebih mudah dibentuk dan dioptimalkan untuk fabrikasi yang ekonomis, sementara Q235 adalah baja struktural umum dengan hasil lebih tinggi dan kekuatan yang sedikit lebih besar serta kimia yang secara luas serupa. Karakteristik ini menjelaskan mengapa Q195 digunakan untuk struktur dan komponen yang sangat ringan, dan Q235 lebih umum digunakan untuk bagian dan pelat struktural tujuan umum.

1. Standar dan Penunjukan

• Q195 dan Q235 adalah penunjukan dari standar GB Cina (GB/T). Mereka sering dijumpai dalam GB/T 700 (pelat baja, lembaran, dan strip yang dilas untuk penggunaan struktural umum) dan standar produk nasional terkait.
• Standar internasional yang setara/terkait:
• Q235 sering dibandingkan dengan ASTM A36 / EN S235 dalam hal ruang aplikasi (baja karbon struktural), meskipun pertukaran langsung memerlukan verifikasi spesifik ketebalan dan perlakuan panas.
• Q195 adalah baja karbon struktural kelas lebih rendah tanpa padanan internasional tunggal yang langsung tetapi sesuai dengan baja ringan karbon rendah yang digunakan untuk bagian non-kritis dan beban ringan.
• Klasifikasi:
• Kedua Q195 dan Q235 adalah baja struktural karbon biasa (non-paduan, non-stainless, bukan HSLA menurut definisi paduan modern). Mereka bukan baja paduan yang dapat diperlakukan panas atau baja alat.

2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan

Kedua grade dikendalikan sebagai baja karbon rendah dengan paduan terbatas. Alih-alih menyajikan komposisi bersertifikat pabrik tunggal (yang bervariasi menurut produsen dan bentuk produk), tabel di bawah ini merangkum elemen-elemen yang biasanya dikendalikan dan peran atau tingkat relatif untuk setiap grade. Selalu verifikasi komposisi akhir dari sertifikat uji pabrik (MTC) untuk aplikasi kritis.

Elemen	Tingkat tipikal di Q195	Tingkat tipikal di Q235	Peran / komentar
C (karbon)	Sangat rendah	Rendah–sedang	Karbon mengontrol kekuatan dasar dan kemampuan pengerasan; karbon yang lebih tinggi meningkatkan kekuatan tetapi mengurangi kemampuan pengelasan dan keuletan.
Mn (mangan)	Rendah	Sedang	Mn meningkatkan kekuatan dan menghilangkan oksigen dari baja; Mn sedang di Q235 mendukung hasil yang lebih tinggi.
Si (silikon)	Rendah (penghilang oksigen)	Rendah (penghilang oksigen)	Silikon terutama berfungsi sebagai penghilang oksigen; dijaga rendah untuk menghindari kerapuhan.
P (fosfor)	Terkendali rendah (kotoran)	Terkendali rendah (kotoran)	P dibatasi untuk menghindari pengerasan dan mempertahankan ketangguhan.
S (sulfur)	Terkendali rendah (kotoran)	Terkendali rendah (kotoran)	S dibatasi; sulfida meningkatkan kemampuan mesin tetapi merusak ketangguhan dan kemampuan pengelasan.
Cr, Ni, Mo, V, Nb, Ti, B	Tidak sengaja dipadu; jejak atau tidak ada	Tidak sengaja dipadu; jejak atau tidak ada	Elemen mikro paduan ini biasanya tidak ada dalam Q195/Q235 standar; kehadirannya menunjukkan grade yang berbeda (HSLA atau baja paduan).
N (nitrogen)	Jejak	Jejak	Nitrogen mungkin ada pada tingkat rendah; mempengaruhi sifat dalam beberapa proses termomekanik.

Bagaimana strategi paduan berbeda: - Q195: kimia dikendalikan secara konservatif untuk maksimum kemampuan dibentuk dan biaya rendah. Karbon dijaga sangat rendah untuk meminimalkan risiko retak dingin dan memungkinkan pembengkokan dan penempaan yang mudah. - Q235: karbon dan mangan dikendalikan pada tingkat yang sedikit lebih tinggi untuk meningkatkan kekuatan hasil agar sesuai dengan nama grade. Kimia tetap sederhana, yang menjaga proses manufaktur dan pengelasan tetap mudah.

3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas

Mikrostruktur: - Kedua grade, yang diproduksi dalam pelat atau lembaran yang dilas panas, terdiri terutama dari ferit dan perlit. Karena kandungan karbon rendah, ferit adalah fase dominan, dengan pulau perlit memberikan kekuatan. - Q195, yang memiliki setara karbon lebih rendah, cenderung memiliki fraksi ferit lunak yang lebih tinggi dan konten perlit yang lebih halus, menghasilkan keuletan yang lebih besar. - Q235 mengandung sedikit lebih banyak perlit (dan mungkin memiliki kepadatan dislokasi yang sedikit lebih tinggi akibat penggulungan), memberikan kekuatan hasil yang lebih tinggi.

Respons terhadap perlakuan panas dan pemrosesan: - Normalisasi: Efek ringan; normalisasi memperhalus ukuran butir dan dapat sedikit meningkatkan kekuatan dan ketangguhan. Kedua grade merespons, tetapi manfaatnya biasanya terbatas karena mereka tidak dipadu untuk kemampuan pengerasan. - Annealing: Annealing penuh akan melemahkan kedua grade, meningkatkan keuletan dengan mengorbankan kekuatan; digunakan saat pembentukan atau penarikan dalam diperlukan. - Pendinginan dan tempering: Tidak umum diterapkan pada kedua grade ini karena kemampuan pengerasan yang rendah (akibat karbon rendah dan tidak adanya paduan yang kuat) membatasi kemampuan pengerasan—pendinginan sering kali menghasilkan martensit yang terbatas dan tidak ekonomis. - Pemrosesan termomekanik: Proses kontrol penggulungan yang canggih (TMCP) digunakan untuk baja HSLA modern; Q195/Q235 standar biasanya tidak diproses dengan cara ini, sehingga modifikasi mikrostruktur melalui ketebalan terbatas.

Singkatnya: keduanya mudah diproses dalam keadaan dilas panas; tidak ada yang dirancang untuk pengerasan melalui siklus pendinginan/temper, dan keduanya paling diuntungkan dari penggulungan yang terkontrol dan normalisasi ketika penyesuaian sifat minor diperlukan.

4. Sifat Mekanik

Tabel berikut berfokus pada perbedaan nominal dan karakteristik. Nilai hasil minimum diimplikasikan oleh penunjukan grade (Q = hasil dalam MPa). Sifat aktual tergantung pada ketebalan, jadwal penggulungan, dan perlakuan panas—verifikasi dengan sertifikat pabrik.

Sifat	Q195 (tipikal)	Q235 (tipikal)	Implikasi praktis
Kekuatan Hasil (minimum nominal)	~195 MPa	~235 MPa	Q235 memiliki kekuatan hasil minimum yang lebih tinggi; ini adalah pembeda utama untuk desain struktural.
Kekuatan Tarik	Lebih rendah dari Q235 (tergantung produk)	Lebih tinggi dari Q195 (tergantung produk)	Q235 biasanya menunjukkan kekuatan tarik yang lebih tinggi karena sedikit lebih tinggi karbon/Mn.
Peregangan (keuletan)	Umumnya lebih tinggi	Sedikit lebih rendah	Q195 umumnya lebih ulet dan lebih toleran dalam operasi pembentukan.
Ketangguhan Dampak	Sebanding pada suhu kamar; Q195 dapat sedikit lebih baik dalam kondisi dingin karena karbon yang lebih rendah	Baik; mungkin sedikit kurang tahan terhadap patah rapuh dalam kondisi suhu sangat rendah	Keduanya dapat diterima untuk penggunaan struktural umum; layanan suhu rendah memerlukan sertifikasi khusus.
Kekerasan	Lebih rendah	Sedikit lebih tinggi	Q235 akan sedikit lebih keras, mempengaruhi keausan dan pemesinan sedikit.

Penjelasan: - Q235 lebih kuat berdasarkan desain (hasil yang lebih tinggi dijamin), sementara Q195 mengorbankan beberapa kekuatan untuk kemampuan dibentuk. Ketangguhan pada suhu kamar biasanya sebanding; karbon yang lebih rendah di Q195 mengurangi kemampuan pengerasan dan kerentanan terhadap patah rapuh pada pengelasan yang tertekan atau suhu sangat rendah.

5. Kemampuan Pengelasan

Kemampuan pengelasan tergantung terutama pada kandungan karbon, setara karbon (CE), dan keberadaan elemen mikro paduan. Untuk baja karbon biasa seperti Q195 dan Q235, kemampuan pengelasan umumnya baik, tetapi karbon dan mangan yang sedikit lebih tinggi di Q235 meningkatkan potensi pengerasan dan retak dingin pada bagian tebal atau pengelasan yang tertekan.

Rumus setara karbon yang berguna (untuk interpretasi kualitatif): - Setara karbon IIW (berguna untuk penilaian perbandingan cepat): $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Pcm yang lebih rinci (digunakan dalam beberapa kode untuk memprediksi kebutuhan pemanasan awal dan perlakuan panas pasca pengelasan): $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretasi (kualitatif): - Kedua grade biasanya memiliki nilai $CE_{IIW}$ dan $P_{cm}$ yang rendah dibandingkan dengan baja paduan tinggi, menunjukkan kemampuan pengelasan yang baik dengan bahan habis pakai umum, pemanasan awal rendah, dan prosedur yang sederhana. - Untuk bagian yang lebih tebal, sambungan yang tertekan, atau pengelasan multi-lalui, Q235 mungkin memerlukan perhatian sedikit lebih (pemanasan awal, suhu antar-lalui yang terkontrol) dibandingkan Q195 karena setara karbonnya yang lebih tinggi. Namun, untuk ketebalan pelat yang umum dan pengelasan konstruksi, prosedur pengelasan standar untuk baja ringan biasanya sudah memadai. - Selalu gunakan data MTC untuk menghitung CE atau Pcm dan ikuti kualifikasi prosedur pengelasan spesifik kode/proyek ketika ragu.

6. Korosi dan Perlindungan Permukaan

• Baik Q195 maupun Q235 tidak stainless atau tahan korosi berdasarkan kimia. Untuk lingkungan atmosfer atau korosif, perlindungan diperlukan:
• Galvanisasi celup panas (pelapisan seng) untuk struktur luar ruangan.
• Sistem primer dan cat untuk permukaan yang terpapar arsitektur atau laut.
• Pelapisan atau toleransi korosi untuk lingkungan agresif.
• PREN (angka setara ketahanan pitting) hanya relevan untuk paduan stainless dan tidak berlaku untuk Q195/Q235. Rumus PREN untuk baja stainless adalah: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• Untuk Q195/Q235, pemilihan perlindungan korosi didorong oleh lingkungan, umur desain, dan strategi pemeliharaan daripada paduan intrinsik.

7. Fabrikasi, Kemampuan Mesin, dan Kemampuan Dibentuk

• Kemampuan dibentuk dan pembengkokan dingin: Q195, dengan karbon lebih rendah dan hasil lebih rendah, umumnya lebih mudah dibengkokkan, dicetak, dan dibentuk tanpa retak. Q235 dapat dibentuk dengan andal tetapi mungkin memerlukan jari-jari bengkok yang sedikit lebih besar atau operasi yang lebih terkontrol untuk jari-jari yang ketat.
• Pemotongan dan pemesinan: Keduanya dipotong dan diproses seperti baja karbon rendah. Kekuatan tarik yang lebih tinggi dan sedikit lebih tinggi kekerasan di Q235 dapat sedikit meningkatkan keausan alat; kemampuan mesin tetap baik untuk keduanya.
• Pemukulan dan pengerjaan dingin: Q195 lebih toleran untuk operasi deformasi tinggi; Q235 mentolerir proses toko yang umum tetapi perhatikan pemulihan dan pemangkasan pada toleransi yang ketat.
• Penyelesaian permukaan: Keduanya menerima penyelesaian toko standar, pengecatan, galvanisasi, dan dapat dilas dengan bahan habis pakai konvensional.

8. Aplikasi Tipikal

Tabel di bawah ini merangkum penggunaan umum dan alasan pemilihan.

Q195 — Penggunaan Tipikal	Q235 — Penggunaan Tipikal
Bagian stamping dan pressing ringan, braket kecil, rumah, komponen lembaran non-struktural	Pelat struktural umum, balok, saluran, rangka baja yang dilas, jembatan (non-kritis), pelat konstruksi
Bagian fabrikasi dekoratif atau yang sedikit dibebani di mana biaya rendah dan kemampuan dibentuk penting	Rangka mesin, penyangga, tangki penyimpanan (ketika perlindungan korosi diterapkan), pelat rekayasa umum
Pagar berbiaya rendah, pagar ringan, dan komponen dengan pembentukan signifikan	Bagian dan pelat struktural di mana hasil minimum yang lebih tinggi diperlukan untuk keselamatan desain

Alasan pemilihan: - Pilih Q195 ketika kompleksitas pembentukan, biaya material rendah, dan keuletan tinggi adalah prioritas dan ketika beban desain memungkinkan kekuatan hasil yang lebih rendah. - Pilih Q235 ketika desain memerlukan kekuatan hasil yang lebih tinggi yang dijamin, atau ketika kode dan perhitungan struktural menentukan minimum hasil 235 MPa (atau setara).

9. Biaya dan Ketersediaan

• Biaya: Q195 biasanya sedikit lebih murah daripada Q235 karena persyaratan kinerja mekanisnya yang lebih rendah dan target pemrosesan yang lebih sederhana. Margin bervariasi dengan kondisi pasar dan ketebalan/bentuk.
• Ketersediaan: Q235 lebih umum disimpan dan ditentukan untuk aplikasi struktural, sehingga sering kali lebih tersedia dalam pelat, bagian, dan gulungan standar. Q195 tersedia tetapi lebih umum dalam lembaran rendah-end komoditas dan lini produk tertentu.
• Bentuk produk: Keduanya tersedia secara luas sebagai pelat, lembaran, dan gulungan yang dilas panas. Untuk bagian berat atau produk struktural bersertifikat, Q235 lebih umum ditawarkan dengan dokumentasi inspeksi dan uji pabrik yang diakui.

10. Ringkasan dan Rekomendasi

Tabel ringkasan (kualitatif):

Aspek	Q195	Q235
Kemampuan Pengelasan	Sangat baik (lebih mudah karena karbon lebih rendah)	Sangat baik (setara CE sedikit lebih tinggi; pantau untuk bagian tebal)
Kesimbangan Kekuatan–Ketangguhan	Hasil lebih rendah, keuletan lebih tinggi; ketangguhan baik	Kekuatan hasil lebih tinggi; sedikit kurang ulet tetapi ketangguhan yang kuat untuk penggunaan struktural tipikal
Biaya	Lebih rendah (ekonomis)	Sedang (penerimaan pasar yang lebih luas)

Rekomendasi: - Pilih Q195 jika: - Desain Anda menekankan pembentukan, pembengkokan, atau penarikan dalam dan tidak memerlukan kekuatan hasil minimum yang tinggi. - Anda memprioritaskan biaya material dan fabrikasi sederhana untuk komponen non-kritis dan beban ringan. - Komponen akan digunakan dalam lingkungan di mana kekuatan yang ditingkatkan tidak diperlukan dan perlindungan korosi standar akan diterapkan.

• Pilih Q235 jika:
• Desain atau kode struktural menentukan minimum hasil ~235 MPa atau baja struktural setara.
• Anda memerlukan keseimbangan kekuatan yang lebih tinggi dengan kemampuan pengelasan yang baik untuk aplikasi struktural umum, pelat, dan bagian.
• Anda lebih memilih grade yang tersedia secara luas dengan dokumentasi pabrik standar untuk fabrikasi konstruksi atau peralatan.

Catatan akhir: Q195 dan Q235 melayani niche yang tumpang tindih tetapi berbeda dalam pekerjaan struktural dan fabrikasi. Untuk desain yang kritis terhadap keselamatan atau yang dikendalikan oleh kode, selalu konfirmasi data mekanis dan kimia dari sertifikat uji pabrik, hitung nilai setara karbon saat pengelasan, dan pilih pelapis pelindung sesuai dengan kondisi layanan.