QP980-CR vs QP980-HDG – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi

Pengenalan

QP980-CR dan QP980-HDG adalah dua bentuk produk dari komposisi baja Quenching-and-Partitioning (Q&P) berkekuatan tinggi yang sama yang dikembangkan untuk aplikasi struktural otomotif dan struktural berkinerja tinggi. Insinyur dan spesialis pengadaan biasanya mempertimbangkan trade-off antara perlindungan korosi, kondisi permukaan, dan persyaratan pemrosesan hilir saat memilih antara koil dingin-rolled (CR) tanpa pelapis dan koil hot-dip galvanized (HDG) dengan tingkat kekuatan yang sama. Konteks keputusan yang umum meliputi: apakah ketahanan korosi harus disediakan oleh pelapisan seng integral atau oleh perlakuan permukaan terpisah, dan apakah keberadaan pelapisan akan mempengaruhi pengelasan, kemampuan dibentuk, dan adhesi cat selama perakitan.

Perbedaan praktis utama antara keduanya adalah perlindungan permukaan: QP980-CR disuplai sebagai baja dingin-rolled tanpa pelapis yang diterapkan di pabrik, sementara QP980-HDG dikirim dengan pelapisan seng hot-dip kontinu (atau Zn–Fe) untuk perlindungan korosi. Karena komposisi dasar dan rute pemrosesan Q&P yang mendasarinya serupa, banyak atribut mekanis yang dapat dibandingkan, tetapi keadaan pelapisan mempengaruhi perbedaan dalam kinerja korosi, penanganan sebelum dan sesudah pemrosesan, dan beberapa pertimbangan fabrikasi.

1. Standar dan Penunjukan

• Sistem standar umum di mana baja tipe QP muncul:
• GB (Cina): QP980 digunakan dalam standar domestik dan spesifikasi produsen.
• EN (Eropa): Baja setara biasanya dirujuk sebagai baja berkekuatan tinggi lanjutan (AHSS) — bukan satu grade EN tunggal.
• JIS (Jepang): Konsep serupa ada (baja Q&P), tetapi penunjukan QP980 yang tepat mungkin spesifik untuk produsen.
• ASTM/ASME: Tidak ada grade ASTM tunggal; baja QP disuplai sesuai spesifikasi dan sertifikat uji produsen/otomotif.
• Klasifikasi: Keluarga QP980 adalah baja berkekuatan tinggi rendah paduan (HSLA) / baja berkekuatan tinggi lanjutan (AHSS) yang diproduksi melalui metalurgi quenching dan partitioning. Ini bukan grade stainless, alat, atau paduan tinggi — komposisi dasarnya adalah karbon rendah, paduan mikro/yang terkontrol.

Catatan: Format penunjukan yang tepat (CR = dingin-rolled, HDG = hot-dip galvanized) mencerminkan bentuk produk/pelapisan daripada grade metalurgi terpisah.

2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan

Keluarga QP980 menargetkan komposisi yang dioptimalkan untuk pemrosesan Q&P: karbon rendah untuk kemampuan las dan pemulihan duktilitas, Mn dan Si yang terkontrol untuk kemampuan pengerasan dan perilaku pemisahan, serta paduan mikro (misalnya, Nb, Ti, V) dalam beberapa varian untuk memperhalus ukuran butir dan memberikan penguatan presipitasi. Masalah pelapisan (untuk HDG) dapat memberlakukan batasan tambahan pada kandungan Si dan P untuk memastikan perilaku galvanisasi yang baik.

Elemen	Peran / catatan tipikal
C	Rendah hingga sedang; menyeimbangkan kekuatan dan duktilitas serta mengontrol fraksi martensit setelah Q&P.
Mn	Stabilisator austenit utama dan bantuan kemampuan pengerasan; juga berkontribusi pada penguatan larutan padat.
Si	Mendorong pemisahan karbon selama Q&P; dapat mempengaruhi galvanisasi (Si tinggi dapat menghasilkan pelapisan yang buruk).
P	Biasanya diminimalkan; nilai yang lebih tinggi dapat memperburuk kualitas korosi dan galvanisasi.
S	Dipertahankan rendah untuk ketangguhan dan kualitas permukaan.
Cr, Ni, Mo	Dapat hadir dalam jumlah kecil dalam beberapa resep untuk menyesuaikan kemampuan pengerasan dan tempering; bukan elemen paduan utama.
V, Nb, Ti	Paduan mikro tambahan untuk pemurnian butir dan penguatan presipitasi; mempengaruhi jendela pemrosesan.
B	Ketika digunakan dalam tingkat ppm, meningkatkan kemampuan pengerasan.
N	Dikendalikan; berinteraksi dengan Ti/Nb untuk kontrol presipitasi.

Catatan: Fraksi massa spesifik bervariasi menurut produsen dan spesifikasi produk. Untuk bentuk produk HDG, produsen baja sering mengontrol "Si-equivalent" (Si + 2.5P) atau parameter lain untuk memastikan pembentukan pelapisan seng yang konsisten.

Bagaimana paduan mempengaruhi perilaku: - Kekuatan dan kemampuan pengerasan: Mn, elemen paduan mikro, dan tingkat rendah Cr/Ni/Mo meningkatkan kemampuan pengerasan dan kemampuan untuk membentuk martensit selama Q&P, meningkatkan kekuatan tarik maksimum (UTS). - Pemisahan dan duktilitas: Si digunakan untuk memperlambat pembentukan karbida dan mendukung pemisahan karbon ke austenit yang tersisa, meningkatkan pengerasan kerja dan duktilitas. - Korosi dan kompatibilitas pelapisan: P dan Si harus seimbang untuk menghindari lapisan intermetalik galvanisasi yang merugikan; kondisi permukaan penting untuk adhesi cat.

3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas

Baja QP980 biasanya diproduksi melalui rute Q&P (jalur anil kontinu dalam kasus koil dingin-rolled, dengan langkah galvanisasi opsional untuk HDG), memberikan mikrostruktur campuran yang terdiri dari martensit yang ditempa, martensit segar, dan austenit yang tersisa yang distabilkan oleh pemisahan karbon. Langkah-langkah proses kunci dan efek mikrostrukturalnya:

• Anil interkritikal dan quench: Mengubah sebagian austenit menjadi martensit; derajatnya mengontrol fraksi martensit.
• Penahanan pemisahan: Karbon berpindah dari martensit ke austenit yang tersisa, menstabilkan austenit yang tersisa dan meningkatkan duktilitas/pengerasan regangan.
• Pendinginan dan penggulungan: Mikrostruktur akhir adalah distribusi halus dari matriks martensitik dengan pulau atau film austenit yang tersisa.

Efek dari rute pemrosesan: - Dingin-rolled (QP980-CR): Biasanya dilakukan pada jalur anil kontinu dengan kontrol suhu yang tepat untuk Q&P; menghasilkan mikrostruktur yang dimaksudkan dengan reaksi permukaan tambahan yang terbatas. - Hot-dip galvanized (QP980-HDG): Biasanya memerlukan galvanisasi dalam jalur setelah anil (galvannealing atau HDG), yang dapat sedikit mengubah sejarah termal permukaan dan dapat menghasilkan intermetalik besi-zinc yang tipis; reaksi permukaan ini tidak mengubah mikrostruktur Q&P secara mendasar tetapi dapat mempengaruhi dekarbonisasi permukaan atau kimia antarmuka.

Perlakuan panas alternatif: - Quenching & tempering penuh (Q&T) menghasilkan mikrostruktur martensitik dan ditempa yang lebih seragam, seringkali dengan ketangguhan yang lebih tinggi setelah tempering tetapi perilaku perpanjangan yang berbeda; pemrosesan QP secara khusus menargetkan austenit yang tersisa untuk meningkatkan duktilitas pada kekuatan yang sangat tinggi. - Pemrosesan kontrol termo-mekanis (TMCP) dapat diterapkan sebelum Q&P dalam produk pelat untuk memperhalus butir dan mempengaruhi penguatan presipitasi.

4. Sifat Mekanis

QP980 dinamai untuk tingkat kekuatan tarik minimum sekitar 980 MPa; mekanik yang dijamin secara tepat tergantung pada pemasok dan pemrosesan (dan apakah produk tersebut CR atau HDG). Kehadiran pelapisan seng tidak secara signifikan mengubah kekuatan tarik bulk tetapi dapat mempengaruhi sifat sensitif permukaan (misalnya, lokasi inisiasi kelelahan, kinerja pembengkokan).

Sifat	QP980-CR (dingin-rolled tanpa pelapis)	QP980-HDG (hot-dip galvanized)
Kekuatan tarik (UTS)	Dirancang untuk ≈ 980 MPa (berdasarkan penunjukan grade)	Dirancang untuk ≈ 980 MPa (pelapisan tidak mengubah UTS)
Kekuatan luluh (YS)	Tinggi (tergantung pada temper dan fraksi martensit)	Mirip dengan CR dalam bulk; perlakuan permukaan tidak secara substansial mengubah YS
Panjang regangan	Sedang tetapi terbatas dibandingkan baja lunak (perilaku AHSS tipikal)	Panjang regangan bulk yang sebanding; pelapisan dapat mempengaruhi kemampuan dibentuk dan kerentanan retak tepi
Ketangguhan dampak	Tergantung pada pemrosesan dan ketebalan; Q&P bertujuan untuk mempertahankan ketangguhan yang wajar pada kekuatan tinggi	Sebanding dengan CR di inti; intermetalik permukaan dapat mempengaruhi kinerja notch di tepi yang dilapisi
Kekerasan	Tinggi (matriks martensitik)	Kekerasan bulk yang sama; kekerasan permukaan dipengaruhi oleh intermetalik Zn di antarmuka

Penjelasan: Kekuatan tinggi QP980 disebabkan oleh fraksi martensit yang terkontrol ditambah austenit yang tersisa yang diperkaya karbon. Duktilitas dan ketangguhan ditingkatkan relatif terhadap baja martensitik murni oleh stabilitas austenit yang tersisa dan mekanisme plastisitas yang diinduksi transformasi (TRIP)-seperti. Keadaan pelapisan (CR vs HDG) tidak mengubah mekanisme bulk ini tetapi dapat mempengaruhi inisiasi patah permukaan dan deformasi lokal selama pembentukan.

5. Kemampuan Las

Kemampuan las baja QP980 tergantung pada komposisi dasar (terutama setara karbon dan kemampuan pengerasan) dan pada kondisi permukaan (keberadaan seng).

Rumus penilaian umum: - Setara karbon (IIW): $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Pcm (lebih konservatif untuk sensitivitas retak HAZ): $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretasi (kualitatif): - Karbon dasar dipertahankan rendah dalam baja QP untuk membatasi CE dan memfasilitasi kemampuan las. Namun, Mn dan paduan mikro dapat meningkatkan kemampuan pengerasan, meningkatkan risiko HAZ martensitik keras dan retak dingin yang diinduksi hidrogen jika tidak dikelola. - Untuk material HDG, pelapisan seng memperkenalkan bahaya pengelasan tambahan: Zn mendidih pada suhu pengelasan, menyebabkan porositas, peningkatan percikan, dan asap beracun; seng di akar las dapat mempromosikan penyerapan hidrogen kecuali pelapisan dihilangkan atau prosedur pengelasan yang sesuai (pemanasan awal, kontrol input panas, gas backing, pemilihan bahan habis pakai) digunakan. - Panduan praktis: hilangkan pelapisan di sambungan butt jika memungkinkan, gunakan pemanasan awal yang terkontrol dan suhu antar-lapis untuk bagian tebal atau CE tinggi, gunakan bahan habis pakai rendah-hidrogen, dan validasi prosedur dengan uji kualifikasi prosedur pengelasan.

6. Korosi dan Perlindungan Permukaan

• QP980-CR (tanpa pelapis): Memerlukan perlindungan korosi eksternal untuk sebagian besar aplikasi yang terpapar — sistem cat, perlindungan katodik, atau pelapisan aftermarket adalah tipikal. Finishing permukaan dingin-rolled yang telanjang menyediakan substrat bersih untuk e-coat dan cat tetapi memerlukan perlakuan awal.
• QP980-HDG (hot-dip galvanized): Memberikan perlindungan galvanik (korban) melalui lapisan seng kontinu; untuk banyak lingkungan, HDG akan secara signifikan memperpanjang umur layanan tanpa cat segera. HDG dapat disuplai sebagai Zn murni (galvanized) atau galvannealed (intermetalik Zn–Fe) yang meningkatkan adhesi cat.

Ketika indeks stainless berlaku: - PREN tidak berlaku untuk grade QP980 karena mereka adalah baja non-stainless. Sebagai referensi: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ — metrik ini hanya digunakan untuk paduan stainless austenitik dan tidak relevan untuk baja karbon/HSLA.

Pertimbangan pelapisan: - Untuk HDG, massa pelapisan (g/m² per sisi) dan kontrol proses galvanisasi mempengaruhi daya tahan; permukaan galvannealed sering digunakan ketika cat berikutnya diperlukan karena permukaan kaya besi mempromosikan adhesi.

7. Fabrikasi, Kemudahan Mesin, dan Kemampuan Dibentuk

• Pembentukan dan pembengkokan: Baja QP980 memiliki kemampuan dibentuk yang lebih rendah dibandingkan baja berkekuatan lebih rendah; austenit yang tersisa dan efek TRIP meningkatkan kemampuan dibentuk lokal, tetapi pemulihan dan retak tepi menjadi perhatian. Pelapisan HDG dapat retak atau mengelupas pada radius pembengkokan yang ketat; radius alat, pelumasan, dan parameter proses harus dioptimalkan.
• Memotong dan mengebor: Mikrostruktur berkekuatan tinggi meningkatkan keausan alat dan mungkin memerlukan alat yang diperkeras. Material yang dilapisi (HDG) dapat menghasilkan penumpukan pada alat karena transfer seng; pelapisan alat atau pemilihan pelumas membantu.
• Penggilingan: Kemudahan mesin bulk mirip antara CR dan HDG, tetapi pelapisan seng menghasilkan asap zinc oxide putih saat diproses pada suhu tinggi dan dapat mempengaruhi pembentukan chip.
• Persiapan permukaan: Untuk pengecatan atau pengikatan perekat, substrat galvanis mungkin memerlukan fosfatasi atau perlakuan awal lainnya untuk mencapai adhesi yang ditentukan.

8. Aplikasi Tipikal

QP980-CR (tanpa pelapis)	QP980-HDG (galvanized)
Komponen otomotif struktural di mana perlindungan korosi akhir diterapkan oleh OEM (e-coat, cat) dan kontrol finishing permukaan yang ketat diperlukan (misalnya, anggota struktural dalam, komponen penyerap energi)	P panel bodi otomotif eksterior dan bagian struktural di mana galvanisasi yang diterapkan di pabrik mengurangi risiko korosi dan pengecatan hilir dimungkinkan (galvannealed untuk adhesi cat yang optimal)
Bagian struktural berkekuatan tinggi di lingkungan non-korosif di mana pelapisan akan mengganggu penyambungan atau perakitan	Komponen infrastruktur yang terpapar atmosfer di mana perlindungan galvanik lebih disukai daripada pemeliharaan yang sering
Komponen yang memerlukan metrologi permukaan yang tepat (penggilingan pra-perakitan) sebelum pelapisan	Profil yang dibentuk dingin, kotak listrik, dan peralatan yang memerlukan ketahanan korosi atmosfer yang superior tanpa pengecatan tambahan

Rasional pemilihan: - Pilih CR ketika alur manufaktur mencakup jalur cat yang terkontrol, ketika pelapisan akan mengganggu proses penyambungan hilir, atau ketika kebersihan permukaan sangat penting. - Pilih HDG ketika perlindungan korosi yang diperpanjang diperlukan langsung dari kotak atau ketika meminimalkan langkah pelapisan aftermarket menjadi prioritas.

9. Biaya dan Ketersediaan

• Biaya: QP980-HDG biasanya lebih mahal per ton dibandingkan QP980-CR karena operasi dan bahan galvanisasi yang ditambahkan (seng). Namun, total biaya siklus hidup dapat lebih rendah untuk HDG di mana perlindungan korosi mencegah pelapisan ulang atau penggantian di masa depan.
• Ketersediaan: Kedua bentuk produk umumnya tersedia di pasar koil otomotif dan dari pabrik khusus. Ketersediaan HDG tergantung pada jalur kontinu yang mampu galvanisasi regional dan berat pelapisan yang ditentukan oleh pembeli; waktu tunggu untuk HDG dapat lebih lama dibandingkan dengan CR karena langkah proses tambahan dan jadwal pelapisan.

10. Ringkasan dan Rekomendasi

Atribut	QP980-CR	QP980-HDG
Kemampuan Las	Umumnya baik dengan praktik pengelasan yang tepat; menghindari masalah pengelasan terkait Zn	Memerlukan prosedur/pencegahan las tambahan karena seng (asap, porositas); hilangkan pelapisan di sambungan jika praktis
Seimbang Kekuatan–Ketangguhan	Kekuatan tinggi dengan austenit yang tersisa yang dirancang untuk meningkatkan duktilitas	Kekuatan–ketangguhan bulk yang setara; kondisi permukaan dapat mempengaruhi perilaku kelelahan/notch lokal
Biaya	Biaya material awal lebih rendah; memerlukan perlindungan korosi terpisah	Biaya awal lebih tinggi; mengurangi biaya pelapisan atau pemeliharaan hilir

Rekomendasi: - Pilih QP980-CR jika: alur manufaktur Anda bergantung pada permukaan bersih yang tidak dilapisi untuk pembentukan yang tepat, langkah pelapisan dan pengikatan akan dilakukan di jalur cat/e-coat yang terkontrol, atau jika operasi pengelasan tidak dapat mengakomodasi masalah terkait seng. - Pilih QP980-HDG jika: Anda memerlukan perlindungan korosi atmosfer yang terintegrasi untuk mengurangi total biaya siklus hidup, menginginkan produk yang toleran terhadap penyimpanan luar ruangan atau paparan sebelum penyelesaian, atau memerlukan permukaan galvannealed untuk meningkatkan adhesi cat dengan lebih sedikit langkah perlakuan awal.

Catatan akhir: QP980 dalam bentuk CR dan HDG memiliki metalurgi Q&P yang sama dan memberikan kinerja mekanis bulk yang sebanding. Keputusan antara keduanya terutama didorong oleh persyaratan perlindungan permukaan, batasan penyambungan/pemrosesan hilir, dan pertimbangan total biaya kepemilikan. Selalu minta sertifikat uji pabrik dan lakukan kualifikasi spesifik proses (pembentukan, pengelasan, pengecatan) pada koil/lot yang tepat untuk mengonfirmasi kesesuaian dengan persyaratan fungsional dan perakitan.