Q235B vs Q235C – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Pengenalan
Q235 adalah keluarga baja struktural karbon rendah standar Tiongkok yang digunakan secara luas dalam rekayasa umum dan konstruksi. Insinyur, manajer pengadaan, dan perencana manufaktur sering kali memutuskan antara subgrade seperti Q235B dan Q235C saat menyeimbangkan biaya, kemampuan las, dan ketangguhan saat digunakan. Konteks keputusan yang umum mencakup komponen struktural yang dilas, rangka mesin, dan bagian yang terpapar pada layanan suhu rendah atau rentan terhadap benturan.
Perbedaan praktis utama antara Q235B dan Q235C adalah tingkat ketangguhan benturan yang diperlukan di bawah kondisi pengujian tertentu: Q235C dinilai untuk ketahanan benturan yang lebih tinggi dibandingkan Q235B dan biasanya dipilih di mana ketangguhan yang lebih baik atau kinerja suhu rendah diperlukan. Secara kimia, kedua grade sangat mirip; perbedaan utamanya terletak pada pengujian dan kualifikasi (dan terkadang kontrol proses) untuk mencapai ketangguhan tersebut.
1. Standar dan Penunjukan
- Standar Tiongkok: GB/T 700 — keluarga Q235 didefinisikan di sini. Subgrade A, B, C, D, E menunjukkan persyaratan pengujian benturan yang semakin ketat dan/atau suhu pengujian dan kontrol proses yang berbeda.
- Setara internasional/spesifikasi terkait:
- ASTM/ASME: tidak ada setara langsung satu-ke-satu, tetapi Q235 sering dibandingkan dengan ASTM A36 (baja karbon struktural) dalam sifat mekanik dan aplikasi.
- EN (Eropa): penggunaan serupa dengan baja struktural S235, tetapi ada perbedaan komposisi dan pengujian.
- JIS (Jepang): tidak ada setara langsung satu-ke-satu; penggunaan dan kategorisasi berbeda.
- Klasifikasi material: Varian Q235 adalah baja struktural karbon biasa (bukan stainless, bukan paduan dalam arti paduan tinggi, bukan HSLA menurut definisi modern yang ketat). Mereka digunakan sebagai baja struktural karbon untuk tujuan umum.
2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan
| Elemen | Rentang tipikal / komentar (keluarga Q235) |
|---|---|
| C (karbon) | ≤ 0.22% (mengontrol kekuatan dan kemampuan las) |
| Mn (mangan) | ≤ 1.40% (kekuatan, kemampuan pengerasan, deoksidasi) |
| Si (silikon) | ≤ 0.35% (deoksidator; efek kekuatan minor) |
| P (fosfor) | ≤ 0.035% (kontrol kotoran; mempengaruhi ketangguhan) |
| S (sulfur) | ≤ 0.035% (kontrol kotoran; kemampuan mesin) |
| Cr (krom) | Tidak ditentukan atau jejak (biasanya ≤ 0.30% residu) |
| Ni (nikel) | Tidak ditentukan atau jejak (biasanya ≤ 0.30% residu) |
| Mo (molybdenum) | Tidak ditentukan atau jejak |
| V, Nb, Ti, B | Microalloying tidak umum untuk Q235; biasanya tidak ada atau pada tingkat jejak |
| N (nitrogen) | Residu; dikontrol untuk mencegah kerapuhan |
Catatan: - Q235B dan Q235C memiliki batas komposisi kimia yang pada dasarnya sama di bawah GB/T 700; perbedaan kunci terletak pada pengujian benturan dan kualifikasi proses untuk memastikan ketangguhan. Elemen residu minor atau microalloying yang disengaja tidak standar untuk Q235 tetapi dapat muncul dalam produk varian atau proprietary. - Strategi paduan: Q235 adalah strategi karbon rendah yang memprioritaskan kemampuan las dan formabilitas daripada peningkatan kekuatan dari paduan. Karbon rendah menjaga setara karbon tetap rendah, meningkatkan kemampuan las dan meminimalkan kemampuan pengerasan.
3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas
Mikrostruktur: - Baja Q235 yang digulung biasanya menunjukkan mikrostruktur ferrite–pearlite: matriks ferritik lunak dengan pulau pearlite yang mengontrol kekuatan. - Keseimbangan ferrite dan pearlite serta ukuran butir tergantung pada jadwal penggulungan, laju pendinginan, dan setiap pemrosesan termo-mekanik.
Respons perlakuan panas: - Grade Q235 umumnya disuplai dalam kondisi digulung panas atau dinormalisasi. Mereka tidak dirancang untuk pengerasan signifikan melalui pendinginan dan tempering karena kimia dan ukuran bagian mereka membatasi kemampuan pengerasan. - Normalisasi dapat memperhalus ukuran butir sedikit dan menghomogenkan mikrostruktur, secara moderat meningkatkan ketangguhan. - Pendinginan dan tempering umumnya tidak diterapkan pada Q235 untuk produksi rutin karena karbon rendah dan kurangnya elemen paduan membatasi kekerasan yang dapat dicapai dan mungkin tidak ekonomis; sebaliknya, baja dengan kekuatan lebih tinggi dipilih ketika sifat quench/tempered diperlukan. - Varian pemrosesan terkendali termo-mekanik (TMCP) mungkin ditawarkan oleh beberapa pabrik untuk meningkatkan ketangguhan dan memperhalus mikrostruktur tanpa perubahan kimia; rute proses semacam itu dapat memberikan ketangguhan kelas Q235C tanpa mengubah komposisi.
Perbandingan: - Secara mikrostruktur, Q235C cenderung menjalani kontrol proses tambahan atau suhu penggulungan/pendinginan akhir yang lebih rendah untuk mencapai ferrite–pearlite yang lebih halus dan kinerja benturan yang lebih baik dibandingkan dengan Q235B standar. Fase dasar tetap ferrite dan pearlite di kedua grade.
4. Sifat Mekanik
| Sifat | Q235B (tipikal) | Q235C (tipikal) | Catatan |
|---|---|---|---|
| Kekuatan luluh (Rp0.2 / ReH) | ≈ 235 MPa (kekuatan desain) | ≈ 235 MPa | Penunjukan “235” menunjukkan tingkat luluh nominal minimum |
| Kekuatan tarik | ~370–500 MPa | ~370–500 MPa | Rentang tarik tergantung pada ketebalan dan praktik pabrik; serupa untuk kedua grade |
| Peregangan (A) | ≥ ~20–26% (tergantung ketebalan) | ≥ ~20–26% | Duktibilitas yang sebanding; Q235C mungkin menunjukkan peregangan yang sedikit lebih baik dalam beberapa pengiriman pabrik |
| Ketangguhan benturan (kualitatif) | Memenuhi persyaratan benturan kelas B | Memenuhi persyaratan benturan kelas C yang lebih ketat | Q235C ditentukan dan diuji untuk energi benturan yang lebih tinggi pada suhu tertentu |
| Kekerasan | ~120–160 HB (tipikal, digulung panas) | ~120–160 HB | Kekerasan serupa; hasil dari kimia karbon rendah |
Interpretasi: - Kekuatan (luluh/tarik) pada dasarnya sama: keduanya adalah baja luluh nominal 235 MPa. Perbedaan mekanis praktis terletak pada ketangguhan benturan di bawah kondisi pengujian tertentu—Q235C dikendalikan untuk memenuhi persyaratan ketangguhan yang lebih tinggi. - Duktibilitas dan kekerasan tumpang tindih secara signifikan; kontrol proses dan ketebalan mempengaruhi nilai lebih dari huruf subgrade dalam banyak kasus.
5. Kemampuan Las
Kemampuan las menguntungkan untuk keluarga Q235 karena kandungan karbon yang rendah dan setara karbon (CE) yang rendah. Penggunaan rumus setara karbon membantu menilai risiko retak dingin dan persyaratan pemanasan awal.
Indeks kemampuan las umum: - Setara karbon International Institute of Welding: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Pcm yang lebih komprehensif: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$
Interpretasi kualitatif: - Untuk baik Q235B maupun Q235C, $CE_{IIW}$ dan $P_{cm}$ biasanya rendah karena terbatasnya C dan elemen paduan, menunjukkan kemampuan las yang baik dengan logam pengisi konvensional dan prosedur standar. - Persyaratan ketangguhan Q235C yang lebih tinggi tidak secara signifikan meningkatkan kandungan karbon; namun, langkah-langkah proses yang digunakan untuk memastikan ketangguhan (misalnya, butir yang lebih halus, pengurangan inklusi) dapat mempengaruhi kemampuan pengerasan lokal. Dalam praktiknya, prosedur las Q235C mirip dengan Q235B, tetapi insinyur mungkin menerapkan kontrol pemanasan awal atau antar-lapisan yang sedikit lebih konservatif saat mengelas bagian yang lebih tebal atau di mana ketangguhan benturan di HAZ harus dipertahankan. - Selalu lakukan kualifikasi las dan pertimbangkan desain sambungan, bahan las, dan kebutuhan perlakuan panas pasca-las untuk struktur kritis.
6. Korosi dan Perlindungan Permukaan
- Grade Q235 adalah baja karbon biasa dan tidak tahan korosi seperti baja tahan karat. Mereka memerlukan perlindungan permukaan untuk aplikasi yang terpapar.
- Strategi perlindungan umum:
- Galvanisasi celup panas untuk perlindungan atmosfer jangka panjang.
- Pelapis organik (cat, pelapis bubuk) untuk lingkungan arsitektural atau ringan.
- Minyak atau pelapis sementara untuk perlindungan jangka pendek selama penyimpanan/transportasi.
- PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) tidak berlaku untuk Q235 karena PREN digunakan untuk mengevaluasi baja tahan karat austenitik: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
- Untuk anggota keluarga Q235, toleransi korosi, spesifikasi sistem pelapisan, dan rencana inspeksi adalah kontrol desain yang tepat daripada kimia paduan.
7. Fabrikasi, Kemampuan Mesin, dan Formabilitas
- Formabilitas: Formabilitas yang sangat baik dan pembengkokan dingin adalah tipikal untuk baja Q235 karena karbon rendah dan mikrostruktur ferrite–pearlite yang seragam. Pemulihan dan penipisan mengikuti pola baja karbon rendah yang biasa; prosedur press-brake yang digunakan untuk baja ringan berlaku.
- Kemampuan mesin: Q235 berperilaku seperti baja ringan umum; kemampuan mesin sedang. Versi dengan sulfur lebih tinggi (tidak standar dalam Q235) meningkatkan pemecahan chip tetapi dapat mengurangi ketangguhan.
- Pemotongan/lase/plasma: Proses pemotongan dan thermal standar dapat diterapkan dengan mudah; zona yang terpengaruh panas dapat dikendalikan dengan mudah.
- Perbedaan antara Q235B dan Q235C: minimal untuk pembentukan dan pemesinan. Mikrostruktur Q235C yang lebih tangguh dapat meningkatkan ketahanan terhadap patah rapuh selama operasi pembentukan, terutama pada suhu yang lebih rendah.
8. Aplikasi Tipikal
| Q235B — Penggunaan tipikal | Q235C — Penggunaan tipikal |
|---|---|
| Anggota struktural umum (balok, saluran, pelat) untuk bangunan dan rekayasa umum | Anggota struktural dan komponen yang dimaksudkan untuk ketangguhan yang sedikit lebih tinggi atau layanan suhu rendah (rangka, sasis, komponen untuk iklim yang lebih dingin) |
| Rangka mesin yang dibuat, rakitan yang dilas, tangki pada suhu ambient | Struktur yang dilas dengan beban benturan yang diharapkan atau di mana pengujian kualifikasi memerlukan ketangguhan yang lebih tinggi |
| Bagian yang dibentuk dingin, pipa las melingkar, fabrikasi umum | Komponen di mana kinerja benturan yang diuji pabrik (tingkat kelas C) memberikan jaminan tambahan untuk beban dinamis atau kejutan |
| Peralatan pertanian, bagian mesin non-kritis | Material untuk kontraktor yang menentukan stok yang diuji benturan untuk meningkatkan ketahanan layanan |
Rasional pemilihan: - Pilih Q235B untuk aplikasi struktural standar di mana kinerja suhu ruangan, kemudahan pengadaan, dan efisiensi biaya adalah prioritas. - Pilih Q235C untuk item yang harus menunjukkan energi benturan yang lebih tinggi atau kemungkinan mengalami beban dinamis atau kondisi suhu rendah yang mendekati batas pengujian spesifikasi.
9. Biaya dan Ketersediaan
- Q235B adalah subgrade yang paling umum dan tersedia secara luas; biasanya merupakan opsi dengan biaya terendah dalam keluarga Q235 karena diproduksi sesuai praktik digulung panas standar tanpa kualifikasi ketangguhan tambahan.
- Q235C mungkin memiliki premi moderat yang mencerminkan kontrol proses tambahan, pengujian, atau kriteria pemilihan yang diperlukan oleh pabrik untuk memenuhi persyaratan energi benturan yang lebih tinggi.
- Ketersediaan berdasarkan bentuk produk: kedua grade tersedia secara luas sebagai pelat digulung panas, gulungan, bagian struktural, dan pipa yang dapat dilas. Spesifikasi Q235C kadang-kadang dapat menyebabkan waktu tunggu yang lebih lama jika pabrik harus melakukan pengujian benturan tambahan atau menghasilkan perlakuan termo-mekanik tertentu.
10. Ringkasan dan Rekomendasi
| Kriteria | Q235B | Q235C |
|---|---|---|
| Kemampuan las | Sangat baik (CE rendah) | Sangat baik (CE rendah); prosedur serupa; mungkin memerlukan kontrol HAZ yang hati-hati pada las kritis |
| Kesimbangan Kekuatan–Ketangguhan | Ketangguhan struktural standar | Ketangguhan benturan yang ditingkatkan pada kondisi spesifikasi (jaminan lebih tinggi terhadap patah rapuh) |
| Biaya | Lebih rendah / paling ekonomis | Sedikit lebih tinggi (premi pengujian/pemrosesan) |
Rekomendasi: - Pilih Q235B jika Anda memerlukan baja struktural yang ekonomis dan tersedia luas untuk komponen yang dilas dan dibentuk pada suhu ambient di mana kinerja benturan standar sudah memadai. - Pilih Q235C jika bagian tersebut akan terpapar pada beban benturan, suhu layanan yang lebih rendah, atau sertifikasi benturan yang diperlukan secara kontraktual; spesifikasikan Q235C ketika ketangguhan yang lebih terjamin penting meskipun komposisi kimia tetap pada dasarnya sama.
Catatan akhir: Untuk struktur kritis, selalu tinjau sertifikat uji pabrik lengkap, spesifikasikan suhu dan energi pengujian benturan yang diperlukan, dan konfirmasi kualifikasi prosedur pengelasan serta inspeksi pasca-fabrikasi untuk memastikan material yang diserahkan memenuhi persyaratan proyek.