Q355NH vs Q355NHC – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi

Pengenalan

Q355NH dan Q355NHC adalah baja paduan rendah berkekuatan tinggi (HSLA) yang saling terkait dalam keluarga Q355 yang digunakan di berbagai aplikasi struktural, bejana tekan, dan fabrikasi berat. Insinyur dan manajer pengadaan sering menghadapi dilema pemilihan antara keduanya saat menyeimbangkan biaya, kemampuan las, ketangguhan, dan kinerja saat digunakan: Q355NH adalah varian HSLA yang dinormalisasi yang telah terbukti dioptimalkan untuk ketangguhan notch dan sifat mekanik yang dapat diprediksi, sementara Q355NHC adalah varian yang dimodifikasi yang dirancang untuk memberikan peningkatan bertahap dalam kekuatan dan/atau kinerja atmosfer melalui penambahan paduan yang terkontrol. Konteks keputusan yang umum termasuk menentukan material untuk rangka las versus peralatan tekan, memilih baja untuk paparan luar jangka panjang versus struktur dalam ruangan, dan mencocokkan bentuk pasokan pelat (pelat dinormalisasi, pelat dinormalisasi dan ditempa, atau pelat yang digulung secara termo‑mekanis) dengan jadwal fabrikasi.

Perbedaan teknis utama adalah bahwa Q355NHC mencakup penambahan mikro paduan dan jejak paduan yang disengaja (terutama tembaga dengan stabilisasi kromium) dibandingkan dengan Q355NH standar. Modifikasi tersebut dimaksudkan untuk meningkatkan kekuatan, ketahanan atmosfer, dan respons penuaan tanpa mengubah baja menjadi grade stainless. Karena kedua grade diproduksi untuk memenuhi penunjukan GB/T/EN yang saling terkait, mereka sering dibandingkan oleh desainer untuk keuntungan marginal dalam ketangguhan dan kinerja korosi dibandingkan dengan biaya tambahan.

1. Standar dan Penunjukan

• Standar Tiongkok: Seri GB/T 1591 dan revisi selanjutnya umumnya mencakup grade keluarga Q355; Q355NH dan Q355NHC adalah penunjukan domestik yang khas untuk varian ketangguhan tinggi yang dinormalisasi dalam keluarga tersebut.
• Rekan-rekan Eropa: Q355 secara luas sesuai dengan baja struktural seri EN S355; namun, sufiks NH/NHC spesifik untuk praktik desain dan varian pemrosesan Tiongkok daripada label EN.
• Standar lain yang sering dirujuk dalam pengadaan: ASTM/ASME (untuk bejana tekan dan pipa), JIS (Jepang), dan norma ISO untuk sifat baja generik — pengguna harus menentukan standar dan kondisi perlakuan panas yang tepat dalam pesanan pembelian.
• Klasifikasi: Baik Q355NH maupun Q355NHC adalah baja struktural HSLA (bukan stainless, bukan baja alat). Mereka adalah baja karbon-mangan dengan mikro paduan terkontrol untuk mencapai kelas hasil nominal Q355 (~355 MPa).

2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan

Keluarga Q355 didasarkan pada karbon dan mangan sebagai kontributor utama pengerasan dan kekuatan, dengan jumlah kecil silikon, fosfor, belerang, dan elemen mikro paduan (misalnya, V, Nb, Ti) ditambahkan untuk memperhalus butir dan meningkatkan ketangguhan. Q355NHC berbeda dari Q355NH dengan penambahan tembaga yang disengaja dikombinasikan dengan strategi stabilisasi kromium kecil (dan kadang-kadang penyesuaian jejak Ni/Mo tergantung pada produsen) untuk memberikan penguatan bertahap dan ketahanan atmosfer yang lebih baik.

Tabel: keberadaan kualitatif dan peran elemen umum untuk Q355NH dan Q355NHC

Elemen	Q355NH — peran dan keberadaan khas	Q355NHC — peran dan keberadaan khas
C	Karbon rendah hingga sedang untuk kekuatan dasar dan kontrol kemampuan las	Karbon dasar serupa; terkontrol untuk menjaga kemampuan las sambil memungkinkan penguatan presipitasi
Mn	Paduan utama untuk kekuatan dan kemampuan pengerasan	Tingkat Mn serupa untuk kekuatan; dijaga dalam batas HSLA
Si	Deoksidasi dan kontribusi kekuatan	Serupa sebagai deoksidator; terkontrol untuk penyelesaian permukaan
P	Impuritas residu — dijaga rendah untuk ketangguhan	Dijaga rendah seperti pada Q355NH
S	Impuritas residu — terkontrol untuk kemampuan mesin	Terontrol serupa; mungkin dikurangi untuk ketangguhan
Cr	Minimal di Q355NH; mungkin ada dalam jumlah jejak	Penambahan Cr kecil yang disengaja untuk menstabilkan Cu dan meningkatkan ketahanan korosi atmosfer
Ni	Umumnya rendah atau tidak ada	Biasanya rendah; kadang-kadang jejak Ni untuk ketangguhan dalam beberapa pemanasan
Mo	Tidak khas dalam Q355NH standar	Tidak umum; hanya dalam varian produsen tertentu
V, Nb, Ti	Mikro paduan (perhalusan butir) dalam beberapa pemanasan untuk meningkatkan ketangguhan	Mungkin ada serupa; dikombinasikan dengan Cu-Cr untuk penguatan presipitasi
B	Tidak khas	Tidak khas
N	N terkontrol residu untuk mengelola presipitasi nitride	Terontrol untuk mengoptimalkan perilaku presipitasi Cu

Penjelasan tentang efek paduan: - Karbon dan mangan menetapkan kekuatan dan kemampuan pengerasan dasar. Karbon yang lebih rendah mendukung kemampuan las dan duktilitas. - Elemen mikro paduan (V, Nb, Ti) memperhalus butir, meningkatkan hasil melalui presipitasi dan memperlambat rekristalisasi, sehingga meningkatkan kekuatan dengan penalti duktilitas minimal. - Penambahan tembaga (dalam NHC) memberikan pengerasan usia ringan (presipitasi fase kaya Cu) dan dapat meningkatkan ketahanan korosi atmosfer ketika distabilkan oleh kromium; efek ini halus dan dimaksudkan sebagai peningkatan bertahap, bukan ketahanan korosi penuh seperti baja stainless.

3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas

Mikrostruktur khas: - Q355NH: Setelah dinormalisasi, mikrostruktur didominasi oleh ferit dengan pulau bainitik akicular/ditempa tergantung pada kinetika, dan pearlit yang ditempa pada penghentian C yang lebih tinggi. Normalisasi menghasilkan struktur butir yang halus dan seragam yang meningkatkan ketangguhan pada suhu rendah. - Q355NHC: Mikrostruktur dasar serupa setelah dinormalisasi tetapi dengan kecenderungan yang lebih tinggi untuk presipitat halus yang terdispersi (kaya Cu dan mungkin presipitat karbida/nitride) yang berkontribusi pada peningkatan kekuatan hasil yang moderat dan stabilitas yang diperkuat presipitasi.

Respons perlakuan panas: - Normalisasi (pendinginan udara dari suhu austenitisasi) untuk kedua grade menghasilkan ukuran butir yang halus, ketangguhan yang lebih baik, dan sifat mekanik yang dapat diprediksi; ini adalah rute standar yang diimplikasikan oleh penunjukan "N". - Pendinginan dan penempaan tidak khas untuk baja dinormalisasi kelas Q355 tetapi dapat diterapkan untuk meningkatkan kekuatan jika spesifikasi material memungkinkan dan input panas terkontrol; namun, Q355NH dan Q355NHC biasanya ditentukan dalam kondisi dinormalisasi atau digulung secara termo‑mekanis. - Penggulungan termo-mekanis dapat menghasilkan perhalusan mikrostruktur serupa dengan penggulungan akhir suhu rendah dan pendinginan terkontrol; kedua grade merespons dengan baik terhadap TMCP, dengan NHC mendapatkan manfaat dari penguatan presipitasi gabungan jika pendinginan terkontrol memungkinkan distribusi presipitat Cu yang halus.

4. Sifat Mekanik

Kedua grade dirancang untuk memenuhi tingkat hasil nominal Q355; perbedaan umumnya kecil dan tergantung pada aplikasi.

Tabel: karakteristik mekanik komparatif (kualitatif / nominal)

Sifat	Q355NH	Q355NHC
Kekuatan Hasil Nominal	Dirancang untuk kelas ~355 MPa (ditentukan oleh standar)	Dirancang untuk kelas ~355 MPa; mungkin menunjukkan sedikit peningkatan karena presipitasi
Kekuatan Tarik	Rentang tarik kelas Q355 yang khas (ditentukan oleh produsen)	Rentang serupa; pergeseran kecil ke atas mungkin terjadi dalam beberapa lot produksi
Peregangan	Duktilitas yang baik untuk fabrikasi dan pembentukan	Duktilitas yang sebanding; penguatan presipitasi biasanya mempertahankan peregangan yang dapat diterima
Ketangguhan Impak	Ketangguhan notch tinggi setelah dinormalisasi, cocok untuk layanan suhu rendah sesuai spesifikasi	Ketangguhan notch yang sebanding atau sedikit lebih baik ketika Cu-Cr dan mikro paduan dioptimalkan
Kekerasan	Sedang (kompatibel dengan pengelasan dan pemesinan)	Serupa; presipitasi mungkin sedikit meningkatkan kekerasan lokal

Siapa yang lebih kuat/lebih tangguh/lebih duktil dan mengapa: - Kekuatan nominal: Keduanya memenuhi tolok ukur hasil Q355; Q355NHC dapat menunjukkan nilai hasil/tarik yang sedikit lebih tinggi karena presipitasi tembaga dan stabilisasi kromium, tetapi peningkatannya tidak dramatis. - Ketangguhan: Q355NH divalidasi untuk ketangguhan notch tinggi melalui normalisasi. Q355NHC bertujuan untuk mempertahankan atau sedikit meningkatkan ketangguhan; penyesuaian paduan kecil biasanya seimbang untuk menghindari kerapuhan. - Duktilitas: Keduanya dirancang untuk mempertahankan kemampuan bentuk. Mikro paduan dan presipitasi dalam NHC dikontrol untuk menjaga duktilitas dalam rentang yang dapat diterima.

5. Kemampuan Las

Kemampuan las adalah kriteria pemilihan utama untuk baja struktural. Kandungan karbon dan kemampuan pengerasan yang dikontrol oleh paduan menentukan kebutuhan pemanasan awal dan perlakuan panas pasca las (PWHT).

Indeks yang relevan: - Gunakan ekuivalen karbon IIW untuk penilaian kualitatif: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Dan Pcm yang lebih rinci: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretasi (kualitatif): - Q355NH: Umumnya nilai $CE_{IIW}$ dan $P_{cm}$ rendah hingga sedang karena karbon dan Mn yang terkontrol. Kemampuan las yang baik dengan bahan habis pakai standar; kebutuhan pemanasan awal moderat untuk bagian yang lebih tebal dan suhu lingkungan yang rendah. - Q355NHC: Penambahan tembaga yang disengaja dan kandungan kromium kecil meningkatkan kontribusi Cu dan Cr dalam rumus ini, sedikit meningkatkan pembilang $CE_{IIW}$ dan $P_{cm}$. Secara praktis, kemampuan las tetap baik tetapi spesifikasi prosedur las mungkin memerlukan kontrol ketat terhadap input panas, pemanasan awal, dan suhu antar las untuk menghindari pengerasan lokal dan mengontrol perilaku presipitat kaya Cu di zona yang terpengaruh panas. - Di kedua grade, elemen mikro paduan (Nb, V, Ti) dapat meningkatkan kemampuan pengerasan jika ada dalam konsentrasi yang lebih tinggi; produsen biasanya mempertahankan tingkat rendah untuk menjaga kemampuan las.

Rekomendasi: - Tentukan prosedur pengelasan berdasarkan ketebalan, suhu lingkungan, dan kimia aktual dari pemasok. - Untuk aplikasi tekanan las yang kritis, kualifikasikan PWHT dan lakukan pengujian ketangguhan HAZ sesuai dengan kode yang berlaku.

6. Korosi dan Perlindungan Permukaan

• Baik Q355NH maupun Q355NHC adalah baja karbon/paduan non-stainless dan akan terkorosi dalam atmosfer yang khas tanpa perlindungan permukaan.
• Perlindungan umum: galvanisasi celup panas, pengecatan di pabrik atau lapangan (sistem epoksi/alkid), metalisasi, atau pelapisan polimer. Pemilihan tergantung pada eksposur yang diharapkan, siklus hidup, dan biaya.
• Untuk menilai kinerja atmosfer tambahan dari Cu dan Cr dalam Q355NHC, gunakan indikator ketahanan korosi secara kualitatif: tembaga dapat meningkatkan kinerja dalam beberapa lingkungan dengan membentuk film permukaan pelindung, dan kandungan Cr kecil dapat menstabilkan film tersebut. Namun, ini bukan pengganti untuk pelapisan di lingkungan yang agresif.
• PREN tidak berlaku di sini (itu berlaku untuk baja stainless); untuk kejelasan: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ Indeks ini tidak relevan untuk Q355NH/NHC di mana Cr dan Mo rendah dan nitrogen terkontrol.

7. Fabrikasi, Kemampuan Mesin, dan Kemampuan Bentuk

• Pemotongan: Kedua grade dapat dipotong dengan mesin dan dipotong dengan api/plasma dengan cara yang serupa; Q355NHC mungkin menunjukkan keausan alat yang sedikit lebih tinggi dalam beberapa kondisi karena penguatan presipitasi, tetapi perbedaannya biasanya kecil.
• Pembentukan/penekukan: Mikrostruktur yang dinormalisasi memberikan kemampuan tekuk dan pembentukan yang baik; tentukan jari-jari tekuk sesuai ketebalan dan ikuti data pembentukan dari pemasok. Q355NHC dimaksudkan untuk dapat dibentuk dalam rentang yang khas; pembentukan dengan jari-jari ketat mungkin memerlukan pembuktian dengan material sampel.
• Kemampuan mesin: Keduanya dapat diproses dengan praktik standar; kandungan belerang dan grade pemesinan bebas lebih menentukan kemampuan mesin daripada penunjukan N vs NHC.
• Penyelesaian permukaan: Untuk komponen yang dilas atau dicat, kedua grade menerima pelapisan; galvanisasi mungkin memerlukan fluks dan kontrol panas untuk menghindari mempengaruhi sifat mekanik.

8. Aplikasi Khas

Q355NH — penggunaan khas	Q355NHC — penggunaan khas
Pekerjaan baja struktural dan fabrikasi berat di mana ketangguhan pelat yang dinormalisasi diperlukan (jembatan, bangunan)	Aplikasi struktural di lingkungan terbuka di mana ketahanan atmosfer bertahap dan kekuatan sedikit lebih tinggi diinginkan (rangka luar ruangan, pagar pengaman)
Shell dan komponen bejana tekan yang ditentukan untuk baja yang dinormalisasi di mana ketangguhan suhu rendah diperlukan (tergantung pada validasi kode)	Fabrikasi yang mendapatkan manfaat dari peningkatan kekuatan marginal dan kinerja penuaan yang lebih baik (tangki penyimpanan, bejana non-kritis luar ruangan)
Rel crane, rangka mesin berat, dan struktur las	Komponen di mana pengadaan mencari pengurangan frekuensi pemeliharaan pelapisan atau manfaat korosi jangka panjang yang kecil
Pelat tebal yang dinormalisasi untuk rakitan las dan infrastruktur	Rakitan las serupa di mana pembeli memilih varian NHC untuk peningkatan kinerja marginal

Alasan pemilihan: pilih Q355NH ketika normalisasi yang distandarisasi dan catatan ketangguhan yang terbukti adalah prioritas dan ketika sensitivitas biaya tinggi. Pilih Q355NHC ketika sedikit premi dapat diterima untuk kekuatan bertahap, kinerja yang distabilkan presipitasi, atau perilaku atmosfer yang sedikit lebih baik sambil mempertahankan karakteristik fabrikasi yang serupa.

9. Biaya dan Ketersediaan

• Biaya: Q355NHC umumnya memerlukan premi kecil dibandingkan Q355NH karena paduan tambahan dan kontrol proses yang lebih ketat diperlukan untuk mengoptimalkan perilaku presipitasi Cu-Cr. Premi biasanya kecil tetapi bervariasi berdasarkan wilayah, kemampuan pabrik, dan ukuran lot.
• Ketersediaan: Q355NH diproduksi secara luas dan tersedia dalam pelat, gulungan, dan bagian struktural. Ketersediaan Q355NHC tergantung pada adopsi pabrik; produsen besar yang memasok infrastruktur dan pasar penggunaan luar ruangan lebih mungkin menyimpan varian NHC. Waktu tunggu untuk NHC dapat sedikit lebih lama jika pembeli meminta kontrol kimia tertentu.

10. Ringkasan dan Rekomendasi

Tabel: perbandingan ringkas

Karakteristik	Q355NH	Q355NHC
Kemampuan Las	Sangat baik (dinormalisasi, C rendah)	Sangat baik; pertimbangan pemanasan awal sedikit lebih tinggi dalam beberapa kasus
Keseimbangan Kekuatan–Ketangguhan	Ketangguhan dinormalisasi yang terbukti dan hasil ≈ Q355	Hasil serupa atau sedikit lebih baik dengan ketangguhan yang dipertahankan
Biaya	Dasar (tersedia luas)	Premi kecil untuk paduan/pemrosesan
Kinerja Atmosfer	Memerlukan pelapisan	Peningkatan sedikit dalam ketahanan atmosfer (bukan stainless)

Rekomendasi: - Pilih Q355NH jika Anda memerlukan pelat HSLA yang dinormalisasi yang telah terbukti dengan ketangguhan suhu rendah untuk aplikasi struktural atau tekanan di mana pelapisan standar akan diterapkan. - Pilih Q355NHC jika Anda memerlukan kinerja normalisasi dasar yang sama tetapi ingin manfaat tambahan yang moderat dalam kekuatan hasil dan ketahanan atmosfer dari mikro paduan tembaga/kromium yang terkontrol — dan Anda menerima sedikit premi material dan mungkin kontrol QA pemasok yang lebih ketat.

Catatan akhir: Selalu tentukan standar yang tepat, sertifikat uji pabrik, kondisi perlakuan panas, dan energi impak yang diperlukan pada suhu desain saat memesan Q355NH atau Q355NHC, dan koordinasikan kualifikasi prosedur pengelasan dengan kimia pabrik yang aktual.