Q195L vs Q195 – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi

Pengenalan

Insinyur, spesialis pengadaan, dan perencana manufaktur sering kali memilih antara baja karbon rendah yang saling terkait ketika menyeimbangkan biaya, kemampuan dibentuk, kemampuan las, dan kinerja mekanis. Q195 dan Q195L keduanya merupakan anggota keluarga baja struktural karbon rendah yang biasanya ditentukan dalam standar Tiongkok dan digunakan di seluruh dunia dalam fabrikasi umum, tetapi mereka menargetkan prioritas pembentukan dan penggunaan akhir yang sedikit berbeda.

Perbedaan praktis utama adalah bahwa Q195L diformulasikan dan diproses untuk meningkatkan kinerja pembentukan dan penarikan dalam melalui tingkat karbon efektif yang lebih rendah dan kontrol yang lebih ketat terhadap unsur jejak dan pemrosesan, sementara Q195 adalah kelas umum yang dioptimalkan untuk penggunaan struktural yang ekonomis. Ini menjadikan pasangan ini sebagai perbandingan umum ketika desainer harus memilih antara kemampuan dibentuk maksimum (Q195L) dan ketersediaan/efisiensi biaya yang luas (Q195).

1. Standar dan Penunjukan

• Standar umum di mana kelas ini (atau ekuivalennya) muncul:
• GB (Tiongkok): Q195, Q195L (digunakan dalam spesifikasi baja struktural umum dan standar produk lembaran/strip).
• ISO/EN/JIS/ASTM: Tidak ada ekuivalen langsung satu-ke-satu — insinyur memetakan sifat fungsional ke EN S235/S235JR, ASTM A36, atau baja karbon rendah dengan kekuatan hasil yang serupa dan kimia yang mirip.
• Klasifikasi:
• Q195: Baja struktural karbon (baja karbon rendah).
• Q195L: Varian baja struktural karbon yang dioptimalkan untuk kandungan karbon rendah dan kemampuan dibentuk yang lebih baik (masih diklasifikasikan sebagai baja karbon rendah/baja lunak).
• Kedua kelas tidak dianggap sebagai stainless, alat, atau baja paduan rendah kekuatan tinggi (HSLA) dalam konteks spesifikasi yang umum.

2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan

Tabel: perbandingan kualitatif penekanan unsur yang khas (non-numerik).

Penjelasan: - Paduan dalam kelas ini minimal berdasarkan desain; kekuatan terutama berasal dari mikrostruktur ferrit/perlit yang diatur oleh karbon dan mangan. - Karbon efektif Q195L yang lebih rendah dan kontrol kotoran yang lebih ketat mengurangi fraksi volume perlit dan kecenderungan pembentukan martensit di zona yang terpengaruh panas, meningkatkan ketangguhan dan kinerja penarikan dalam. - Kandungan paduan yang lebih tinggi (misalnya, Cr, Mo, V) akan meningkatkan kekerasan dan kekuatan tetapi tidak khas dari kedua kelas.

3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas

• Mikrostruktur khas:
• Q195: Sebagian besar ferrit dengan perlit yang terdistribusi. Matriks ferrit memberikan ketangguhan; perlit berkontribusi pada kekuatan. Ukuran butir dan fraksi perlit tergantung pada pengurangan penggulungan dan laju pendinginan.

• Q195L: Fraksi ferrit yang lebih tinggi dan mikrostruktur yang lebih halus dan lebih homogen karena karbon yang lebih rendah dan kontrol pemrosesan yang lebih ketat; ini menghasilkan kemampuan dibentuk yang lebih baik dan mengurangi kecenderungan untuk fase keras yang terlokalisasi.

• Respons terhadap pemrosesan termal/termo-mekanis yang umum:

• Pemanasan (pemanasan rekristalisasi, pemanasan penuh): Kedua kelas merespons dengan baik; pemanasan mengurangi kekuatan hasil, meningkatkan ketangguhan dan kinerja penarikan dalam. Q195L mencapai perpanjangan yang lebih baik dan kekuatan hasil yang lebih rendah karena karbon yang lebih rendah setelah pemanasan.
• Normalisasi: Menghasilkan distribusi ferrit/perlit yang lebih seragam; berguna untuk stabilitas dimensi tetapi kurang umum untuk produk lembaran.
• Quenching & tempering: Tidak khas untuk kelas karbon rendah ini — kemampuan quench dibatasi oleh karbon rendah dan tidak adanya unsur paduan yang kuat, sehingga peningkatan yang berarti dalam kekuatan melalui transformasi martensitik sulit dilakukan tanpa penambahan paduan.
• Penggulungan termo-mekanis / penggulungan terkontrol: Keduanya dapat diuntungkan, tetapi tujuan Q195L adalah kemampuan dibentuk, sehingga jadwal deformasi berat biasanya disesuaikan untuk mempertahankan mikrostruktur ferrit yang halus dan menghindari pembentukan perlit yang berlebihan.

4. Sifat Mekanis

Tabel: perbandingan sifat kualitatif (tanpa data numerik yang dibuat-buat).

Penjelasan: - Q195 dan Q195L bukan baja berkekuatan tinggi; perbedaan terutama terletak pada ketangguhan/kemampuan dibentuk daripada perbedaan kekuatan yang dramatis. - Karbon yang lebih rendah dan pemrosesan yang dioptimalkan pada Q195L mengurangi kekuatan hasil dan meningkatkan perpanjangan, itulah sebabnya ia lebih disukai di mana penarikan dalam, pembengkokan yang luas, atau pembentukan regangan diperlukan. - Ketangguhan umumnya memadai untuk keduanya dalam aplikasi lingkungan biasa; untuk layanan suhu rendah, pengujian dampak spesifik diperlukan.

5. Kemampuan Las

• Kandungan karbon rendah pada kedua kelas memberikan kemampuan las yang sangat baik untuk proses pengelasan fusi umum (MIG/MAG, TIG, SMAW). Semakin rendah ekuivalen karbon, semakin rendah risiko retak dingin dan semakin sedikit pemanasan awal/pemanasan setelahnya yang diperlukan.
• Penggunaan rumus ekuivalen karbon membantu menilai kemampuan las secara kualitatif. Indeks umum:
• ekuivalen karbon IIW: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$
• Pcm dari International Welding Institute: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$
• Interpretasi:
• Q195L, dengan karbon yang lebih rendah dan kontrol kotoran yang lebih ketat, biasanya akan memiliki $CE_{IIW}$ dan $P_{cm}$ yang lebih kecil, yang berarti risiko retak dingin yang disebabkan oleh hidrogen yang lebih rendah dan kebutuhan pemanasan awal yang lebih sedikit, terutama untuk bagian tebal atau las yang tertekan.
• Q195 juga mudah dilas, tetapi jika dibandingkan dengan Q195L mungkin memerlukan prosedur las yang sedikit lebih konservatif pada sambungan yang menuntut atau bagian yang lebih tebal.
• Catatan praktis: Pemilihan pengisi yang tepat, kontrol hidrogen, dan kepatuhan terhadap prosedur pengelasan yang memenuhi syarat tetap penting untuk kedua kelas.

6. Korosi dan Perlindungan Permukaan

• Baik Q195 maupun Q195L bukan stainless; keduanya bergantung pada perlindungan permukaan untuk ketahanan korosi. Perlindungan umum:
• Galvanisasi celup panas, elektrogalvanisasi, atau laminasi seng untuk perlindungan korosi atmosfer.
• Pelapis organik (cat, primer epoksi) dan pelapis konversi untuk lingkungan tertentu.
• Film minyak atau kemasan pelindung untuk penyimpanan jangka pendek.
• Indeks stainless seperti PREN tidak berlaku untuk baja karbon biasa: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• Ini hanya informatif untuk kelas stainless; Q195/Q195L tidak akan dievaluasi menggunakan PREN.
• Panduan pemilihan:
• Untuk lingkungan agresif, pilih perlakuan permukaan yang sesuai atau baja stainless/paduan daripada mengandalkan Q195/Q195L.

7. Fabrikasi, Kemudahan Mesin, dan Kemampuan Dibentuk

• Kemampuan dibentuk:
• Q195L unggul dalam penarikan dalam, pembentukan regangan, dan pembengkokan radius ketat karena karbon yang lebih rendah dan tingkat inklusi/kotoran yang lebih rendah.
• Q195 berkinerja baik untuk pembentukan umum tetapi lebih rentan terhadap retak tepi atau pemulihan pada operasi penarikan yang parah.
• Kemudahan mesin:
• Keduanya mudah diproses dibandingkan dengan baja karbon tinggi atau baja paduan. Perbedaan kemudahan mesin kecil; kekuatan Q195L yang sedikit lebih rendah dapat mengurangi gaya pemotongan dalam beberapa aplikasi.
• Pemotongan/pengelasan/penyelesaian:
• Praktik pemesinan dan penyelesaian standar berlaku. Q195L mungkin memerlukan alat yang kurang agresif atau gaya pemotongan yang lebih rendah dalam beberapa operasi pembentukan, meningkatkan umur alat untuk stamping.
• Pelapisan dan penyelesaian permukaan:
• Kebersihan permukaan dan datar lebih kritis untuk penarikan dalam; lembaran Q195L sering diproduksi dengan kualitas permukaan yang terkontrol untuk pembentukan.

8. Aplikasi Khas

Tabel: kasus penggunaan berdampingan.

Alasan pemilihan: - Pilih Q195 di mana biaya dan kinerja struktural umum diprioritaskan dan kebutuhan pembentukan sedang. - Pilih Q195L di mana operasi pembentukan yang berulang atau parah, kualitas permukaan yang lebih baik, dan pengurangan pemulihan/retak tepi adalah perhatian utama.

9. Biaya dan Ketersediaan

• Biaya:
• Q195 biasanya merupakan pilihan yang lebih ekonomis karena penggunaannya yang lebih luas, toleransi kotoran yang lebih longgar, dan volume produksi yang tinggi.
• Q195L sering kali memiliki premi yang moderat karena kontrol kimia yang lebih ketat dan persyaratan pemrosesan atau kualitas permukaan tambahan yang terkait dengan spesifikasi penarikan dalam.
• Ketersediaan:
• Q195 tersedia secara luas dalam banyak bentuk produk (pelat hot-rolled, lembaran cold-rolled, koil, batang).
• Q195L tersedia dalam bentuk lembaran dan koil yang dioptimalkan untuk pembentukan; ketersediaan dapat bervariasi berdasarkan wilayah dan kemampuan pabrik.
• Tip pengadaan: Tentukan persyaratan kimia dan kualitas permukaan yang tepat (dan bentuk produk) untuk menghindari substitusi Q195 standar ketika kinerja penarikan dalam diperlukan.

10. Ringkasan dan Rekomendasi

Tabel yang merangkum tradeoff kunci.

Kesimpulan dan panduan pemilihan: - Pilih Q195 jika biaya dan ketersediaan yang luas adalah pendorong utama, dan kebutuhan pembentukan sedang: penggunaan khas termasuk bagian struktural umum, rangka las, dan aplikasi lembaran yang ekonomis. - Pilih Q195L jika desain memerlukan penarikan dalam yang sangat baik, ketangguhan tinggi, toleransi pembentukan yang ketat, atau risiko retak tepi dan pemulihan yang diminimalkan selama operasi pembentukan yang kompleks.

Catatan akhir: Saat memilih antara Q195 dan Q195L, tentukan sifat mekanis yang diperlukan, penyelesaian permukaan, metrik kemampuan dibentuk (misalnya, nilai r, nilai n jika tersedia), dan batasan pengelasan dalam dokumen pengadaan. Jika ragu, minta sertifikat uji pabrik dan sampel stamping percobaan untuk memastikan bahwa kelas yang dipilih memenuhi kebutuhan produksi dan kinerja.