Q235 vs Q345 – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi

Pengenalan

Q235 dan Q345 adalah dua baja struktural yang paling banyak digunakan di China dan dalam rantai pasok internasional di mana produk pabrik China digunakan. Insinyur, manajer pembelian, dan perencana manufaktur sering dihadapkan pada pilihan antara keduanya saat menyeimbangkan biaya, kemampuan las, kemampuan bentuk, dan persyaratan kekuatan saat pemakaian. Konteks keputusan umumnya meliputi pemilihan material untuk kolom dan balok bangunan, rangka tekanan, alat angkat, dan struktur las di mana kekuatan luluh, ketangguhan pada suhu rendah, dan kemudahan fabrikasi harus dipertimbangkan.

Perbedaan teknis utama adalah bahwa Q345 adalah baja struktural dengan kekuatan lebih tinggi dibandingkan Q235 karena strategi paduan dan mikro-paduannya; ini menghasilkan tingkat kekuatan luluh desain yang lebih tinggi sambil mempertahankan ketangguhan dan kemampuan las yang memadai dalam sebagian besar bentuk produk. Karena kedua grade digunakan untuk aplikasi struktural yang serupa, perbandingan langsung komposisi, respon pemrosesan, sifat mekanik, dan perilaku fabrikasi menentukan grade mana yang optimal untuk aplikasi tertentu.

1. Standar dan Penamaan

• GB/T (China): Q235 dan Q345 didefinisikan dalam GB/T 700 (baja struktural umum) dan GB/T 1591 (baja struktural rendah paduan kekuatan tinggi untuk varian Q345).
• ASTM/ASME: Tidak ada nama grade setara langsung; keluarga yang sebanding termasuk ASTM A36 (mirip Q235 dalam banyak sifat) dan berbagai grade baja rendah paduan ASTM (untuk level kekuatan seperti Q345).
• EN (Eropa): Baja struktural seperti S235JR (kurang lebih setara Q235) dan S355 (kurang lebih setara Q345) melayani kategori kekuatan serupa.
• JIS (Jepang): Grade baja struktural JIS tidak memiliki padanan satu-satu; perbandingan harus berdasarkan persyaratan mekanik dan kimia daripada nama grade.

Klasifikasi: - Q235: Baja karbon struktural (baja karbon polos rendah karbon). - Q345: Baja struktural rendah paduan / HSLA (high-strength low-alloy) dengan mikro-paduan terkendali dan batas impuritas lebih ketat.

2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan

Tabel di bawah menunjukkan rentang komposisi tipikal dan fitur paduan yang menonjol. Batas tepat bervariasi menurut subgrade standar (misalnya Q235A/B/C/D/E dan Q345A/B/C/D/E) dan ketebalan produk.

Elemen	Q235 (berat % tipikal)	Q345 (berat % tipikal)	Catatan
C	0.14–0.22	0.10–0.20	Q345 biasanya memiliki karbon nominal sedikit lebih rendah untuk meningkatkan kemampuan las; kekuatan diperoleh melalui Mn dan mikro-paduan.
Mn	0.30–1.40	1.00–1.60	Mangan tinggi pada Q345 menaikkan kekuatan tarik dan luluh serta berkontribusi pada kemampuan pengerasan.
Si	0.10–0.35	0.10–0.50	Silicon berfungsi sebagai deoksidator; pengaruh kecil pada kekuatan.
P	≤0.045 (tipikal)	≤0.035–0.045	Fosfor lebih rendah pada varian Q345 meningkatkan ketangguhan.
S	≤0.045 (tipikal)	≤0.045	Dipertahankan rendah pada kedua grade untuk menghindari kelenturan.
Cr	jejak	jejak–kecil (≤0.30)	Bisa hadir dalam jumlah jejak di batch Q345.
Ni	jejak	jejak	Bukan elemen paduan disengaja dalam Q235/Q345 standar.
Mo	jejak	jejak	Mo mungkin hadir di varian mikro-paduan atau lot khusus.
V, Nb, Ti	jejak / mikro-paduan tidak umum di Q235	≤0.05 (mikro-paduan)	Q345 umum menggunakan mikro-paduan (Nb, V, Ti) di beberapa subgrade untuk menaikkan kekuatan luluh melalui penghalusan butir dan pengerasan pengendapan.
B	jejak	jejak	Sangat rendah jika ada; bisa mempengaruhi pengerasan pada tingkat ppm.
N	jejak	jejak	Dikendalikan untuk mempengaruhi kemampuan las dan kekuatan pada baja mikro-paduan.

Pengaruh paduan terhadap sifat: - Mangan yang lebih tinggi dan mikro-paduan terkendali (Nb, V, Ti) pada Q345 menaikkan kekuatan luluh, menghaluskan ukuran butir, dan meningkatkan ketangguhan tanpa peningkatan karbon yang proporsional. - Karbon rendah pada kedua grade mendukung kemampuan las, sementara mikro-paduan dan mangan sedikit lebih tinggi di Q345 meningkatkan kemampuan pengerasan dan kekuatan luluh. - Sulfur dan fosfor dibatasi di kedua grade untuk meminimalkan kerapuhan dan meningkatkan ketangguhan.

3. Mikrostruktur dan Respon Perlakuan Panas

Mikrostruktur as-rolled tipikal: - Q235: Mayoritas mikrostruktur ferrit–perlit setelah hot rolling. Kandungan karbon rendah menghasilkan matriks yang relatif lunak dan duktile dengan penguatan terbatas dari perlit. - Q345: Ferrit–perlit dengan ukuran butir lebih halus dan kadang-kadang terdapat endapan mikro-paduan tersebar (NbC, V(C,N), TiN) yang menguatkan lewat pengerasan pengendapan dan penghalusan butir.

Respon terhadap pemrosesan termal: - Annealing/normalizing: Kedua grade merespon normalizing dengan penghalusan butir dan penyesuaian kekuatan sedang; Q345 lebih diuntungkan karena endapan mikro-paduan mengontrol pertumbuhan butir. - Quenching dan tempering: Kedua grade dapat di-quench dan di-temper, tetapi Q345 lebih cocok untuk level kekuatan lebih tinggi dengan karbon lebih rendah karena mikro-paduan dan Mn menaikkan kemampuan pengerasan. Tempering pasca-quench memberikan keseimbangan antara ketangguhan dan kekuatan. - Thermo-mechanical control processing (TMCP): Banyak digunakan pada Q345 untuk mendapatkan mikrostruktur butir halus dan ketangguhan lebih baik pada tingkat paduan yang lebih rendah. Q235 biasanya menggunakan hot rolling konvensional dengan manfaat TMCP yang lebih terbatas untuk kekuatan.

Implikasi: Paduan dan jalur pemrosesan modern Q345 memungkinkan kekuatan luluh yang lebih tinggi pada ketangguhan yang sebanding, dengan kontrol sifat lebih baik di seluruh ketebalan dibandingkan Q235 polos.

4. Sifat Mekanik

Tabel di bawah menunjukkan nilai minimum tipikal atau rentang; nilai tepat bergantung pada subgrade, ketebalan, dan perlakuan panas.

Sifat	Q235 (tipikal)	Q345 (tipikal)
Kekuatan Luluh (MPa)	~235 (minimum yang ditentukan)	~345 (minimum yang ditentukan)
Kekuatan Tarik (MPa)	~375–500	~470–630
Elongasi (% dalam 50 mm)	≥20–26	≥18–22
Ketangguhan Tumbukan (Charpy V-notch)	Bervariasi; cukup pada suhu ruang; ketangguhan suhu rendah terbatas kecuali ditentukan	Umumnya ketangguhan suhu rendah lebih baik pada varian TMCP/Q345; sering ditetapkan pada −20 °C
Kekerasan (HB)	Rentang lebih rendah, tergantung produk	Rentang lebih tinggi tapi masih moderat (dirancang agar dapat dilas)

Interpretasi: - Q345 adalah grade yang lebih kuat dalam hal kekuatan luluh dan tarik minimum, akibat strategi paduan dan mikro-paduan. - Q235 umumnya lebih duktile dalam kondisi as-rolled; Q345 menawarkan rasio kekuatan terhadap berat yang menguntungkan dengan duktibilitas kompetitif dan ketangguhan yang lebih baik bila diproses dengan benar. - Ketangguhan tumbukan harus ditentukan untuk penggunaan pada suhu rendah; varian Q345 hasil TMCP sering menunjukkan ketangguhan lebih unggul pada suhu di bawah ambien.

5. Kemampuan Las

Kemampuan las bergantung pada kandungan karbon, ekuivalen karbon, dan keberadaan elemen mikro-paduan. Indeks yang berguna:

• International Institute of Welding ekuivalen karbon: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$

• Indeks prediktif internasional: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretasi kualitatif: - Q235 biasanya memiliki $CE_{IIW}$ lebih rendah karena mangan moderat dan karbon rendah; ini menghasilkan kemampuan las umum yang sangat baik dengan kebutuhan preheat rendah untuk penampang tipis. - Q345 memiliki mangan lebih tinggi dan mengandung elemen mikro-paduan sehingga menaikkan sedikit nilai $CE_{IIW}$ dan $P_{cm}$, sehingga kontrol preheat dan suhu antar-pass mungkin lebih penting untuk penampang tebal guna menghindari retak dingin dan retak akibat hidrogen. - Elemen mikro-paduan di Q345 meningkatkan kemampuan pengerasan lokal; spesifikasi prosedur las (WPS) harus mempertimbangkan ketebalan, input panas, dan kontrol hidrogen. - Penggunaan elektroda rendah hidrogen, kontrol input panas, dan perlakuan panas pasca-las (PWHT) yang sesuai bila dibutuhkan akan menjaga integritas las untuk kedua grade.

6. Korosi dan Perlindungan Permukaan

• Baik Q235 maupun Q345 bukan baja tahan karat; ketahanan korosi adalah seperti baja karbon polos rendah paduan.
• Metode perlindungan umum: galvanis celup panas, pelapisan elektroplating seng, pelapis organik (cat, powder coating), dan perhitungan allowance korosi dalam desain.
• Untuk paparan atmosfer atau paparan kimia ringan, galvanis digabungkan dengan pengecatan adalah praktik umum.

PREN (untuk paduan tahan karat) tidak berlaku untuk baja struktural non-tahan karat ini, namun untuk kelengkapan: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ Indeks ini tidak bermakna untuk Q235/Q345 karena kadar Cr, Mo, dan N terlalu rendah untuk memberikan ketahanan korosi pasif.

7. Fabrikasi, Kemudahan Mesin, dan Kemampuan Bentuk

• Kemampuan bentuk: Q235 lebih mudah dibentuk untuk bending dingin, roll forming, dan deep drawing karena kekuatan luluhnya lebih rendah dan tingkat duktisitasnya lebih tinggi. Untuk lengkungan radius kecil atau pembentukan ekstensif, Q235 membutuhkan gaya lebih sedikit dan menunjukkan masalah spring-back yang lebih sedikit.
• Kemudahan mesin: Keduanya memiliki kemudahan mesin yang wajar; kekuatan yang lebih tinggi pada Q345 dapat mengurangi usia pakai alat dan memerlukan gaya potong yang sedikit lebih besar. Kemudahan mesin juga bergantung pada kandungan sulfur (grade free-cutting berbeda).
• Pemotongan dan penekukan: Q235 cenderung lebih mudah untuk digunting dan ditekan. Q345 mungkin membutuhkan peralatan yang lebih kuat dan gaya yang lebih tinggi tetapi masih dapat diproses menggunakan peralatan fabrikasi standar.
• Finishing permukaan: Keduanya menerima finishing konvensional; pra-perlakuan untuk galvanis dan pelapisan sama saja.

8. Aplikasi Umum

Aplikasi Q235	Aplikasi Q345
Bagian struktural umum (angle, channel, I-beam) pada bangunan yang mengutamakan duktisitas dan biaya rendah	Komponen struktural yang membutuhkan kekuatan luluh lebih tinggi atau pengurangan tebal penampang untuk beban yang sama (jembatan, crane, peralatan berat)
Fabrikasi ringan, rangka, braket, pekerjaan plat umum	Bingkai tekan, struktur las berat, platform lepas pantai (dimana diperlukan kekuatan dan ketangguhan lebih tinggi)
Pipa untuk sistem air bertekanan rendah, pagar pengaman, pagar pembatas	Struktur las yang terkena beban statis atau dinamis lebih tinggi; dasar mesin dan attachment pengangkat berat
Komponen yang memerlukan pembentukan atau fabrikasi ekstensif dengan sensitivitas biaya tinggi	Aplikasi yang mengoptimalkan rasio berat-terhadap-kekuatan, atau dimana penampang tebal harus tetap memenuhi kriteria ketangguhan

Alasan pemilihan: - Pilih Q235 untuk anggota struktural yang sederhana dan bagian fabrikasi dimana biaya dan kemudahan bentuk menjadi faktor utama. - Pilih Q345 ketika diperlukan tegangan yang diizinkan lebih tinggi, pengurangan tebal penampang, atau ketangguhan yang lebih baik dengan tambahan biaya yang moderat.

9. Biaya dan Ketersediaan

• Q235 umumnya lebih murah per ton dibandingkan Q345 karena kimianya lebih sederhana dan proses kontrolnya lebih rendah.
• Q345 lebih mahal karena kontrol kimia yang lebih ketat, penambahan mikro-paduan, dan proses yang lebih maju (TMCP) untuk sifat yang konsisten.
• Ketersediaan: Kedua grade tersedia luas dalam bentuk plat, coil, batang, dan profil; Q235 sangat umum untuk stok struktural komoditas, sedangkan Q345 mungkin perlu spesifikasi untuk subgrade atau ketebalan tertentu di beberapa pasar.
• Tips pengadaan: Tentukan subgrade, rentang ketebalan, dan sifat mekanik/impak yang dibutuhkan secara tepat untuk menghindari kebingungan dan memastikan harga serta waktu pengiriman yang dapat diprediksi.

10. Ringkasan dan Rekomendasi

Tabel ringkasan (kualitatif):

Atribut	Q235	Q345
Kemampuan las	Sangat baik; umumnya ramah las	Sangat baik tapi mungkin memerlukan kontrol pra-panas tambahan untuk penampang tebal
Kekuatan–Ketangguhan	Kekuatan sedang, duktisitas tinggi	Kekuatan luluh dan tarik lebih tinggi dengan ketangguhan baik (terutama TMCP)
Biaya	Lebih rendah	Lebih tinggi
Kemampuan bentuk	Lebih baik untuk pembentukan berat	Cukup baik tapi memerlukan lebih banyak gaya/peralatan

Rekomendasi penutup: - Pilih Q235 jika: desain Anda mengutamakan biaya efektif dan pembentukan dingin ekstensif atau fabrikasi las sederhana untuk aplikasi struktural pada suhu ambient dimana level kekuatan luluh standar (~235 MPa) sudah memadai. - Pilih Q345 jika: Anda memerlukan kekuatan luluh dan tarik desain yang lebih tinggi untuk mengurangi tebal penampang atau bobot, memerlukan ketangguhan lebih baik (terutama pada suhu sub-ambient), atau menentukan struktur las yang mendapat manfaat dari mikro-paduan HSLA dan plat yang diproses TMCP.

Catatan akhir: Selalu referensikan subgrade standar yang spesifik (misalnya Q235B vs Q345C) dan sertifikat mekanik/sifat yang diperlukan saat menulis spesifikasi pengadaan. Untuk aplikasi las, tebal, atau suhu rendah, cantumkan persyaratan eksplisit untuk energi impak Charpy, perlakuan panas, dan kualifikasi prosedur las agar grade yang dipilih memenuhi kebutuhan layanan.