Q355NH vs Q355B – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi

Pengenalan

Q355NH dan Q355B adalah dua baja struktural dengan penunjukan Cina yang banyak digunakan dalam keluarga Q355. Insinyur, manajer pengadaan, dan perencana produksi biasanya menghadapi pilihan antara keduanya saat menentukan material pelat dan bagian untuk jembatan, struktur penahan tekanan, rangka mesin berat, dan fabrikasi las. Faktor pendorong keputusan yang umum termasuk trade-off antara kekuatan dan ketangguhan, kemampuan dilas dan batasan fabrikasi, serta perlindungan siklus hidup terhadap korosi atmosfer dibandingkan dengan biaya awal terendah.

Meski keduanya adalah baja struktural karbon/low-alloy non-stainless, sumbu perbandingan praktis yang umum dalam pemilihan proyek adalah daya tahan permukaan di lingkungan luar ruangan atau industri. Dengan kata lain: tidak ada yang secara inheren merupakan baja stainless atau baja tahan cuaca khusus, sehingga kinerja korosi atmosfer—yang dipengaruhi oleh kimia, mikrostruktur, dan perlindungan permukaan—menjadi faktor penentu dalam banyak spesifikasi. Oleh karena itu, desainer membandingkan Q355NH dan Q355B tidak hanya berdasarkan kekuatan dan ketangguhan tetapi juga bagaimana masing-masing merespons pelapisan, galvanisasi, atau paparan saat tidak dilapisi.

1. Standar dan Penunjukan

• Standar utama Cina: GB/T 1591 (atau dokumen penerusnya) mengatur baja struktural seri Q355. Sertifikat pabrik lokal dan standar pengiriman menentukan persyaratan yang tepat.
• Penunjukan internasional yang setara atau terkait: tidak ada padanan langsung satu-ke-satu untuk kelas ASTM/ASME; Q355 sering dibandingkan secara fungsional dengan baja HSLA seperti ASTM A572 Grade 50 atau S355 dalam EN, tetapi kimia dan rejim pengujian yang tepat berbeda.
• Klasifikasi: baik Q355NH maupun Q355B adalah baja struktural non-stainless, low-alloy/high-strength (kategori HSLA). Mereka bukan baja alat, baja stainless, atau kelas tahan korosi high-alloy.

2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan

Tabel: keberadaan kualitatif elemen paduan dan kotoran untuk kedua kelas. Batas pabrik yang tepat tergantung pada standar rilis dan ketebalan; selalu verifikasi sertifikat uji pabrik.

Penjelasan: - Kedua kelas dirancang terutama dengan mengendalikan C dan Mn untuk kekuatan sambil membatasi P dan S sebagai kotoran yang berbahaya. Elemen mikropaduan (Nb, V, Ti) sering digunakan di seluruh varian Q355 untuk memperhalus butir, meningkatkan kekuatan, dan mempertahankan ketangguhan tanpa peningkatan besar dalam karbon. - Setiap penambahan yang disengaja untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi atmosfer (misalnya, penambahan kecil Cu, P, atau Cr yang digunakan dalam baja tahan cuaca) tidak bersifat intrinsik pada penunjukan dasar Q355 dan harus dikonfirmasi pada sertifikat pabrik. Dalam praktiknya, ketahanan terhadap korosi atmosfer jauh lebih bergantung pada pelapisan pelindung dan paduan yang secara khusus ditunjuk untuk layanan tahan cuaca daripada pada kimia Q355 standar.

3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas

• Mikrostruktur as-rolled yang tipikal: kedua kelas dikirim sebagai pelat hot-rolled dengan matriks ferrite–pearlite. Proporsi relatif ferrite dan pearlite serta keberadaan karbida halus atau presipitat mikropaduan menentukan kekuatan dan ketangguhan.
• Q355B: diproduksi untuk penggunaan struktural umum dengan keseimbangan kekuatan dan duktilitas. Mikropaduan mungkin minimal; kontrol ukuran butir dan inklusi adalah tuas manufaktur yang tipikal.
• Q355NH: modifier “N” dan “H” umumnya menunjukkan persyaratan ketangguhan suhu rendah yang dinormalisasi dan ditingkatkan dalam nomenklatur kelas Q terkait. Normalisasi (pendinginan udara dari atas rentang transformasi) memperhalus ukuran butir, menghasilkan mikrostruktur ferrite–pearlite yang lebih halus dan sifat yang lebih seragam melalui ketebalan.
• Respons perlakuan panas:
• Normalisasi cenderung memperhalus butir dan meningkatkan ketangguhan impak dan homogenitas; ini adalah tipikal untuk baja yang ditunjuk NH.
• Quenching dan tempering bukanlah jalur pemrosesan normal untuk pelat kelas Q355 (ini bukan baja yang dikuenching dan ditemper), meskipun perlakuan panas lokal setelah pengelasan atau untuk komponen khusus adalah mungkin.
• Proses pengendalian termo-mekanis (TMCP) dapat digunakan untuk mendapatkan kekuatan yang lebih tinggi dan mikrostruktur yang lebih halus tanpa normalisasi tambahan.
• Efek praktis: varian Q355NH yang diproses dengan kontrol perlakuan panas dan ukuran butir yang lebih ketat biasanya menunjukkan ketangguhan yang lebih baik (terutama pada suhu yang lebih rendah) dan sifat yang lebih konsisten melalui ketebalan dibandingkan dengan Q355B yang diproses dengan jadwal rolling dan pendinginan standar.

4. Sifat Mekanik

Tabel: harapan sifat kualitatif dan umum yang dikutip. Nilai dan suhu uji tergantung pada ketebalan dan standar spesifik: verifikasi sertifikat uji pabrik untuk nilai yang kritis untuk proyek.

Interpretasi: - Kedua kelas dirancang sekitar kelas luluh ~355 MPa. Perbedaan mekanis utama adalah ketangguhan pada suhu yang lebih rendah dan homogenitas melalui ketebalan—Q355NH biasanya ditentukan ketika ketangguhan impak yang lebih baik (misalnya, pada −20 °C atau lebih rendah) dan pemrosesan yang dinormalisasi diinginkan. - Q355B adalah kelas struktural konvensional yang memadai di mana ketangguhan suhu rendah bukanlah persyaratan yang mengendalikan.

5. Kemampuan Dilas

Kemampuan dilas tergantung pada kandungan karbon, ekuivalen karbon (kecenderungan pengerasan), dan keberadaan elemen mikropaduan. Dua indeks yang umum digunakan:

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

• Pcm 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 untuk Q355B vs Q355NH: - Kedua kelas dianggap cukup dapat dilas untuk prosedur pengelasan struktural standar ketika mengikuti kontrol preheat/interpass yang sesuai untuk ketebalan. Karbon rendah hingga sedang dan Mn yang terkontrol menjaga ekuivalen karbon dalam rentang yang mendukung bahan pengelasan yang umum. - Jika Q355NH mencakup mikropaduan yang disengaja atau jika dikirim dalam keadaan dinormalisasi, kecenderungannya untuk pengerasan HAZ mungkin sedikit berbeda dari Q355B. Mikrostruktur yang dinormalisasi dapat mengurangi pelunakan HAZ dan meningkatkan ketangguhan, yang sering membuat perilaku pasca-las lebih menguntungkan. - Panduan praktis: selalu hitung ekuivalen karbon yang relevan untuk batch dan ketebalan, ikuti rekomendasi produsen logam pengisi, dan gunakan kontrol preheat/interpass dan PWHT hanya ketika perhitungan atau pengalaman menunjukkan risiko retak dingin atau ketangguhan yang terkompromi.

6. Korosi dan Perlindungan Permukaan

• Kedua Q355NH dan Q355B adalah baja non-stainless; mereka tidak membentuk film pasif pelindung seperti baja stainless austenitik atau duplex. Korosi atmosfer alami (karatan) akan terjadi kecuali dilindungi.
• Strategi perlindungan yang tipikal: galvanisasi (hot-dip atau elektro), spesifikasi sistem cat pelindung, pelapisan polimer, atau penggunaan anoda korosi di lingkungan laut.
• Ketika indeks ketahanan korosi relevan (untuk kelas stainless), Angka Ekuivalen Ketahanan Pitting (PREN) digunakan: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ Indeks tersebut tidak berlaku untuk baja Q355 karena Cr, Mo, dan N tidak ada pada tingkat pelindung.
• Catatan penting: beberapa pabrik mungkin memproduksi varian dengan penambahan tembaga atau fosfor kecil untuk meningkatkan ketahanan atmosfer jangka pendek; varian semacam itu bukan Q355B/Q355NH standar dan harus secara eksplisit ditentukan dan disertifikasi. Untuk layanan luar ruangan yang tidak dilapisi dalam jangka panjang di atmosfer industri atau pesisir, pilih baja tahan cuaca khusus atau terapkan sistem mitigasi yang sesuai.

7. Fabrikasi, Kemampuan Mesin, dan Formabilitas

• Pembentukan dan pembengkokan: kedua kelas mudah dibentuk dingin dalam rentang ketebalan pelat normal yang dimaksudkan oleh standar. Q355NH mungkin memungkinkan jari-jari pembengkokan yang sedikit lebih ketat atau pemulihan yang lebih konsisten karena struktur butir yang dinormalisasi.
• Kemampuan mesin: keduanya adalah baja karbon/HSLA yang tipikal; kemampuan mesin rata-rata. Mikropaduan dan kekuatan yang lebih tinggi dapat sedikit mengurangi umur alat dibandingkan dengan baja mild karbon rendah.
• Persiapan permukaan dan penyelesaian: keduanya menerima perlakuan permukaan standar—tembakan, pelapisan, galvanisasi, dan pengecatan. Untuk aplikasi kosmetik kritis atau sensitif terhadap korosi, kebersihan permukaan dan perlakuan awal (misalnya, grit blast sesuai standar Sa yang ditentukan) sangat penting.

8. Aplikasi Tipikal

Tabel dua kolom yang mencantumkan penggunaan tipikal dan alasan pemilihan.

Alasan pemilihan: - Pilih Q355B untuk penggunaan struktural standar dan di mana ketangguhan suhu rendah tidak diprioritaskan dan biaya merupakan faktor yang signifikan. - Pilih Q355NH ketika spesifikasi proyek memerlukan pengiriman yang dinormalisasi, ketangguhan suhu rendah yang lebih baik, atau kontrol sifat melalui ketebalan yang lebih ketat.

9. Biaya dan Ketersediaan

• Biaya relatif: Q355B biasanya merupakan opsi dengan biaya lebih rendah karena jalur produksinya dan persyaratan pengujian lebih standar. Pengiriman Q355NH dapat dihargai lebih tinggi jika memerlukan normalisasi, pengujian impak tambahan pada suhu rendah, atau kontrol kimia yang lebih ketat.
• Ketersediaan berdasarkan bentuk produk: kedua kelas umumnya tersedia sebagai pelat hot-rolled, bagian flensa lebar, dan tabung las—tetapi ketersediaan bervariasi berdasarkan wilayah dan backlog pabrik. Pelat dengan kimia khusus atau pelat yang dinormalisasi bersertifikat (Q355NH) mungkin memiliki waktu tunggu yang lebih lama; konfirmasi ketersediaan lebih awal dalam pengadaan.

10. Ringkasan dan Rekomendasi

Tabel ringkasan (perbandingan kualitatif tingkat tinggi).

Rekomendasi: - Pilih Q355B jika: proyek Anda memerlukan baja struktural yang hemat biaya, umum tersedia dengan kekuatan standar (≈355 MPa luluh), di mana suhu lingkungan dan persyaratan ketangguhan berada dalam rentang normal sipil/struktural dan masa pakai layanan yang tidak dilapisi bukanlah perhatian utama. - Pilih Q355NH jika: spesifikasi menuntut ketangguhan impak suhu rendah yang lebih baik, pemrosesan yang dinormalisasi atau kontrol sifat melalui ketebalan yang lebih ketat (untuk pelat tebal atau fabrikasi las berat), atau ketika kode proyek secara eksplisit menyebutkan varian NH untuk komponen las kritis atau layanan dingin.

Catatan praktis akhir: - Tidak ada kelas yang merupakan material stainless atau tahan cuaca khusus; jika ketahanan korosi atmosfer jangka panjang diperlukan tanpa pelapisan, tentukan baja tahan cuaca atau paduan stainless, atau rancang untuk sistem pelindung yang kokoh (galvanisasi, cat multi-lapis). - Selalu verifikasi sertifikat uji pabrik untuk kimia, riwayat perlakuan panas, nilai uji mekanik, dan suhu uji impak sebelum penerimaan. Untuk struktur las, hitung ekuivalen karbon yang sesuai dan ikuti prosedur pengelasan yang memenuhi syarat serta kontrol preheat/interpass seperti yang ditunjukkan oleh perhitungan dan pengalaman.