Q355NH vs B450NQR – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi

Pendahuluan

Insinyur, manajer pengadaan, dan perencana manufaktur umumnya menghadapi trade-off antara ketangguhan, kemampuan pengelasan, biaya, dan kekuatan saat memilih baja struktural. Q355NH dan B450NQR menangani titik yang berbeda pada trade-off tersebut: satu adalah kelas baja bejana tekan/struktur yang dioptimalkan untuk ketangguhan notch dan perilaku yang dapat diandalkan setelah normalisasi; yang lainnya adalah kelas struktural/mikroaloy yang memiliki kekuatan hasil lebih tinggi yang dirancang untuk memberikan kekuatan hasil yang tinggi dengan penurunan penampang atau berat.

Perbedaan praktis utama antara keduanya adalah target desain untuk kekuatan hasil: Q355NH adalah baja hasil nominal ~355 MPa yang diproduksi untuk ketangguhan dan kemampuan pengelasan yang baik, sementara B450NQR menargetkan kekuatan hasil sekitar 450 MPa dengan mikroaloy dan pemrosesan termomekanis yang digunakan untuk mencapai kelas tersebut. Perbedaan ini mempengaruhi pilihan dalam fabrikasi, pengembangan prosedur pengelasan, ukuran bagian, dan biaya.

1. Standar dan Penunjukan

• Q355NH
• Asal: Keluarga spesifikasi GB Tiongkok (seri Q). Umumnya ditemukan dalam aplikasi bejana tekan dan struktural di Tiongkok dan dalam perdagangan internasional.
• Klasifikasi: Baja struktural/bejana tekan karbon-mangan, non-stainless dengan penunjukan dinormalisasi/dinormalisasi dan ditempa; termasuk dalam baja struktural dengan ketangguhan tinggi (perilaku mirip HSLA saat dinormalisasi).
• B450NQR
• Asal: Konvensi penunjukan gaya Eropa (nama kelas menunjukkan kelas 450 MPa). Akhiran NQR menunjukkan variasi perlakuan panas dinormalisasi/kualitas/ditempa atau mikroaloy tergantung pada pemasok/standar.
• Klasifikasi: Baja struktural kekuatan tinggi (baja hasil tinggi, mikroaloy/diproses secara termomekanis).

Keduanya adalah baja karbon/aloy non-stainless yang ditujukan untuk aplikasi struktural yang dilas; tidak ada yang merupakan baja alat atau aloy stainless.

2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan

Kedua kelas menggunakan strategi paduan yang berbeda: Q355NH bergantung pada karbon terkontrol dan Mn sedang dengan batas ketat pada P/S dan kadang-kadang tambahan kecil Nb/Ti/V untuk baja bersih dan ketangguhan. B450NQR mencapai kekuatan lebih tinggi terutama melalui mikroaloy (Nb, V, Ti), penggulungan terkontrol (TMCP), dan perlakuan panas yang tepat daripada dengan penambahan elemen paduan yang mahal dalam jumlah besar.

Tabel: Fokus paduan tipikal (kualitatif — periksa pembeli atau sertifikat standar yang tepat untuk material kontrak)

Elemen	Q355NH (kontrol tipikal)	B450NQR (kontrol tipikal)	Peran / Komentar
C	Rendah–sedang; terkontrol untuk ketangguhan dan kemampuan pengelasan	Rendah–sedang; terkontrol untuk membatasi kekerasan sambil mencapai kekuatan melalui TMCP	Karbon mendorong kekuatan/kekerasan; kedua kelas menjaga C relatif rendah untuk mempertahankan kemampuan pengelasan.
Mn	Sedang (untuk kekuatan dan deoksidasi)	Sedang hingga sedikit lebih tinggi; digunakan dengan C untuk kekuatan dasar	Mn meningkatkan kekerasan dan kekuatan.
Si	Rendah; deoksidasi	Rendah; deoksidasi	Silikon mempengaruhi deoksidasi dan sedikit meningkatkan kekuatan.
P, S	Dibatasi ketat (rendah) untuk ketangguhan	Dibatasi ketat (rendah) untuk ketangguhan dan kemampuan pengelasan	Impuritas mengurangi ketangguhan dan kemampuan pengelasan; keduanya adalah sulfur rendah, fosfor rendah.
Cr, Ni, Mo	Umumnya minimal di Q355NH	Minimal hingga rendah; beberapa variasi mungkin termasuk jumlah kecil untuk kekerasan	Penambahan paduan besar tidak umum; kekuatan berasal dari pemrosesan.
V, Nb, Ti	Mikroaloy mungkin ada pada ppm–persentase berat rendah untuk memperhalus butir	Sering digunakan mikroaloy (Nb, V, Ti) untuk meningkatkan hasil melalui penguatan presipitasi	Elemen mikroaloy sangat meningkatkan kekuatan hasil tanpa peningkatan karbon yang besar.
B, N	Nitrogen terkontrol; boron mungkin ada dalam jumlah jejak di beberapa baja	Nitrogen terkontrol; boron jarang digunakan dalam kelas struktural	Nitrogen dan boron mempengaruhi kekerasan dan sifat pada tingkat ppm.

Catatan: Batas kimia yang tepat diberikan dalam standar pengendali atau sertifikat pabrik untuk setiap panas. Untuk pengadaan, selalu minta analisis pabrik dan laporan uji material.

Bagaimana paduan mempengaruhi kinerja - Karbon dan mangan meningkatkan kekuatan dan kekerasan tetapi mengurangi kemampuan pengelasan dan ketangguhan jika berlebihan. - Mikroaloy (Nb, V, Ti) memungkinkan kekuatan hasil yang lebih tinggi melalui presipitat halus dan pemurnian butir daripada dengan meningkatkan kandungan karbon — sehingga mempertahankan kemampuan pengelasan dan duktilitas hingga tingkat tertentu. - Kontrol ketat fosfor dan sulfur diperlukan untuk ketangguhan suhu rendah dan untuk menghindari retak las.

3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas

Mikrostruktur tipikal: - Q355NH - Diproduksi untuk memberikan mikrostruktur yang dinormalisasi: terutama ferrit poligonal halus dan pearlit dengan ukuran butir yang relatif seragam. Normalisasi mengurangi tegangan sisa dan menghasilkan ketangguhan notch yang baik. - Jika dinormalisasi + tempering atau siklus termal lainnya diterapkan, mikrostruktur dapat disesuaikan untuk ketangguhan tambahan atau sedikit kekuatan lebih tinggi. - B450NQR - Biasanya diproses melalui pemrosesan terkontrol termomekanis (TMCP) atau pendinginan dipercepat untuk menghasilkan matriks ferrit bainitik/ferrit-pearlit/mikroaloy dengan penguatan presipitasi (niobium‑ dan vanadium‑karbonitrida). - Presipitat mikroaloy dan struktur butir yang diperhalus meningkatkan kekuatan hasil tanpa jaringan karbida besar.

Efek dari rute pemrosesan standar - Normalisasi (Q355NH): menghasilkan kekuatan dan ketangguhan yang seimbang, memperhalus butir, dan menurunkan tegangan sisa — bermanfaat untuk bejana tekan dan fabrikasi yang dilas. - Pendinginan & tempering: tidak umum untuk kelas ini tetapi dapat diterapkan pada baja mikroaloy untuk meningkatkan kekuatan dengan biaya dan distorsi; Q355NH biasanya tidak diperlakukan Q&T. - TMCP dan penggulungan terkontrol (B450NQR): menghasilkan hasil tinggi pada kandungan karbon yang lebih rendah; kontrol yang hati-hati terhadap suhu penggulungan akhir dan laju pendinginan sangat penting untuk mencapai kelas tersebut.

4. Sifat Mekanik

Tabel: Karakteristik mekanik komparatif (nominal/kualitatif; verifikasi terhadap laporan uji pabrik dan standar)

Sifat	Q355NH	B450NQR	Komentar
Kekuatan Hasil (nominal)	~355 MPa	~450 MPa	Penunjukan kelas menunjukkan target kelas hasil.
Kekuatan Tarik	Sedang; biasanya di atas hasil tetapi tergantung pada bentuk/panas	Sedang–tinggi; tergantung pada pemrosesan, sering lebih tinggi dari Q355NH	Nilai tarik aktual bervariasi dengan bentuk produk dan pemasok.
Peregangan (duktilitas)	Baik (cocok untuk pembentukan dan pengelasan)	Lebih rendah dari Q355NH untuk ketebalan yang sama, tetapi dapat diterima jika dirancang dengan baik	Baja kekuatan lebih tinggi sering mengorbankan duktilitas untuk hasil.
Ketangguhan Impak	Ketangguhan notch tinggi berdasarkan desain (CVN baik pada suhu yang ditentukan)	Baik hingga bervariasi; tergantung pada TMCP dan ketebalan — mungkin perlu verifikasi untuk layanan suhu rendah	Q355NH sering ditentukan untuk tingkat ketangguhan notch bejana tekan.
Kekerasan	Sedang	Lebih tinggi	Kekerasan meningkat seiring dengan kekuatan dan presipitasi mikroaloy.

Siapa yang lebih kuat, lebih tangguh, atau lebih duktil - Kekuatan: B450NQR biasanya memberikan kekuatan hasil yang jauh lebih tinggi. - Ketangguhan: Q355NH dirancang untuk ketangguhan notch yang dapat diandalkan (terutama pada pelat yang dinormalisasi dan dalam rentang suhu yang ditentukan). - Duktilitas: Q355NH biasanya menawarkan peregangan dan kemampuan bentuk yang lebih besar; B450NQR memerlukan pertimbangan desain untuk pembentukan dan penyambungan.

5. Kemampuan Pengelasan

Faktor kunci: ekuivalen karbon dan dampak mikroaloy pada kekerasan dan sifat HAZ. Gunakan rumus yang telah ditetapkan untuk menilai kemampuan pengelasan secara kualitatif.

Rumus ekuivalen karbon umum: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$

Parameter yang lebih komprehensif untuk 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) - Q355NH: Karbon yang lebih rendah dan paduan terkontrol biasanya menghasilkan ekuivalen karbon yang lebih rendah daripada baja mikroaloy kekuatan tinggi, memberikan pengelasan yang lebih mudah dengan prosedur standar dan persyaratan pemanasan awal yang lebih rendah untuk banyak ketebalan. Normalisasi mengurangi kerentanan pengerasan HAZ. - B450NQR: Meskipun karbon dijaga rendah, mikroaloy dan peningkatan kekerasan dapat meningkatkan kerentanan terhadap pengerasan HAZ dan risiko retak dingin pada bagian tebal atau dengan input panas tinggi. Kualifikasi prosedur las (WPS) dengan suhu pemanasan awal dan antar-passing yang sesuai, kontrol hidrogen, dan pertimbangan perlakuan panas pasca-las mungkin diperlukan untuk pelat tebal.

Selalu lakukan kualifikasi prosedur las dan konsultasikan laporan uji pabrik untuk menghitung $CE_{IIW}$ atau $P_{cm}$ untuk panas dan ketebalan tertentu.

6. Korosi dan Perlindungan Permukaan

• Kedua kelas adalah baja karbon/aloy non-stainless; ketahanan korosi bawaan terbatas.
• Metode perlindungan standar:
• Galvanisasi celup panas untuk perlindungan atmosfer umum.
• Sistem cat, pelapisan bubuk, atau pelapisan khusus untuk lingkungan agresif.
• Perlakuan permukaan (fosfatasi, pasivasi jika berlaku) untuk adhesi pra-pelapisan.
• PREN (angka ekuivalen ketahanan pitting) tidak berlaku untuk baja non-stainless ini: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ Gunakan kelas stainless jika ketahanan korosi diperlukan; jika tidak, lindungi Q355NH dan B450NQR dengan pelapisan atau perlindungan katodik sebagai bagian dari desain.

7. Fabrikasi, Kemampuan Mesin, dan Kemampuan Bentuk

• Pemotongan: Keduanya dipotong dengan oksigen-bahan bakar, plasma, atau laser; B450NQR yang lebih kuat mungkin memerlukan kecepatan pemotongan yang lebih lambat untuk menghindari pengerasan lokal.
• Pembentukan dan pembengkokan: Q355NH menawarkan kemampuan bengkok dan karakteristik pemulihan yang lebih baik pada ketebalan pelat yang tipikal; B450NQR memerlukan jari-jari bengkok yang lebih besar dan pertimbangan batas regangan karena hasil yang lebih tinggi dan peregangan yang lebih rendah.
• Kemampuan mesin: Sedikit lebih baik untuk Q355NH yang lebih rendah kekuatannya; B450NQR dapat lebih abrasif terhadap alat karena presipitat mikroaloy; kemampuan mesin bervariasi dengan kekerasan dan perlakuan panas.
• Penyelesaian: Penggilingan dan peledakan mirip; zona yang terpengaruh panas selama pengelasan memerlukan perhatian pada B450NQR untuk potensi puncak kekerasan.

8. Aplikasi Tipikal

Q355NH	B450NQR
Bejana tekan, boiler, dan tangki di mana ketangguhan notch yang ditentukan dan pelat yang dinormalisasi diperlukan	Komponen struktural yang memerlukan kekuatan hasil tinggi: crane, rangka mesin berat, penyangga di mana pengurangan penampang diinginkan
Struktur dek kapal yang dilas, jembatan, dan struktur umum di mana ketangguhan pada suhu layanan tertentu sangat penting	Kerangka tahan aus, peralatan berat, dan di mana perancang ingin meminimalkan ketebalan pelat untuk penghematan berat
Pelat struktural umum untuk rekayasa sipil dengan kebutuhan layanan suhu rendah	Pelat kekuatan tinggi untuk rolling stock, rangka peralatan pertambangan, dan anggota struktural stres tinggi lainnya

Rasional pemilihan - Pilih Q355NH di mana ketangguhan notch suhu rendah, perilaku HAZ yang dapat diprediksi, dan kemampuan pengelasan yang lebih mudah menjadi prioritas. - Pilih B450NQR di mana hasil yang lebih tinggi memungkinkan pengurangan ketebalan penampang, berat struktural yang lebih rendah, atau di mana ekonomi kekuatan-terhadap-berat melebihi kontrol fabrikasi tambahan.

9. Biaya dan Ketersediaan

• Biaya: Q355NH umumnya lebih rendah biaya per ton dibandingkan baja mikroaloy kelas lebih tinggi karena pemrosesan yang lebih sederhana dan volume produksi yang lebih luas. B450NQR memerlukan biaya lebih tinggi karena TMCP, kontrol pemrosesan yang lebih ketat, dan penambahan mikroaloy.
• Ketersediaan: Q355NH diproduksi secara luas dan umumnya tersedia di daerah di mana produsen pelat Tiongkok menyuplai pasar. Ketersediaan B450NQR tergantung pada produsen regional dan permintaan pasar untuk baja struktural hasil tinggi; waktu tunggu bisa lebih lama untuk pelat yang lebih besar atau bersertifikat.
• Bentuk produk: Keduanya tersedia sebagai pelat, bagian, dan kadang-kadang pipa, tetapi campuran produk spesifik tergantung pada kemampuan pabrik dan sertifikasi.

10. Ringkasan dan Rekomendasi

Tabel: Perbandingan cepat

Atribut	Q355NH	B450NQR
Kemampuan Pengelasan	Tinggi (lebih mudah, pemanasan awal lebih rendah dalam banyak kasus)	Baik tetapi memerlukan WPS yang berkualitas dan perhatian terhadap pengerasan HAZ
Kesimbangan Kekuatan–Ketangguhan	Dirancang untuk ketangguhan dengan kekuatan sedang	Kekuatan hasil lebih tinggi; ketangguhan tergantung pada pemrosesan dan ketebalan
Biaya	Umumnya lebih rendah	Lebih tinggi (premium untuk kekuatan dan pemrosesan)

Rekomendasi penutup - Pilih Q355NH jika: - Desain memerlukan ketangguhan notch yang terverifikasi dan perilaku yang dapat diandalkan dalam layanan bejana tekan atau struktural suhu rendah. - Kemudahan pengelasan, pembentukan, dan biaya pengadaan yang lebih rendah penting. - Anda lebih memilih pelat yang dinormalisasi dengan sifat HAZ yang dapat diprediksi.

• Pilih B450NQR jika:
• Anda perlu mengurangi penampang atau berat dan kekuatan hasil nominal yang lebih tinggi (~450 MPa) sangat penting untuk mencapai desain.
• Anggaran proyek memungkinkan material dengan biaya lebih tinggi dan kontrol pengelasan/fabrikasi yang lebih ketat.
• Anda menerima kontrol proses yang lebih ketat, kemungkinan persyaratan pemanasan awal, dan kebutuhan untuk memverifikasi ketangguhan untuk bagian tebal.

Catatan akhir: Pemilihan material harus dilakukan menggunakan sertifikat pabrik yang sebenarnya, data ketangguhan spesifik ketebalan dan suhu, dan kualifikasi prosedur pengelasan formal yang menggunakan kimia panas baja dan bentuk produk yang spesifik. Jika ragu, tanyakan kepada pabrik untuk perhitungan $CE_{IIW}$ dan $P_{cm}$ yang spesifik untuk panas dan minta sertifikat uji impak pada suhu layanan untuk memvalidasi pilihan.