S235 vs S275 – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Pengenalan
S235 dan S275 adalah dua baja karbon struktural Eropa yang banyak digunakan yang ditentukan oleh standar EN. Insinyur, manajer pengadaan, dan perencana manufaktur biasanya mempertimbangkan trade-off antara biaya, kemampuan las, kemampuan bentuk, dan kekuatan saat memilih di antara keduanya. Konteks keputusan yang umum termasuk memilih grade yang lebih ekonomis untuk struktur yang sedikit terbebani dibandingkan dengan grade kekuatan sedikit lebih tinggi di mana ukuran bagian, pengurangan berat, atau batas minimum hasil regulasi sangat penting.
Perbedaan teknis utama antara S235 dan S275 adalah kekuatan hasil minimum yang ditentukan: S275 memiliki hasil yang dijamin lebih tinggi daripada S235. Perbedaan itu mendorong pemilihan dalam aplikasi yang menanggung beban, tetapi kedua grade serupa dalam kimia dan pemrosesan, sehingga faktor lain (kemampuan las, ketangguhan, ketersediaan, dan perlindungan permukaan) sering menentukan pilihan akhir.
1. Standar dan Penunjukan
- EN: Seri EN 10025 (paling umum untuk varian S235, S275 seperti S235JR, S235J0, S235J2, S275JR, dll.).
- ASTM/ASME: Tidak ada padanan langsung satu-ke-satu ASTM; grade ASTM yang sebanding biasanya ditentukan berdasarkan sifat yang diperlukan daripada substitusi langsung.
- JIS: Standar Jepang mengklasifikasikan baja struktural secara berbeda; pemilihan memerlukan pencocokan berbasis sifat.
- GB (Cina): Standar GB mencakup baja struktural yang serupa dalam penggunaan tetapi bukan penunjukan langsung; pencocokan berdasarkan persyaratan mekanis dan kimia.
Klasifikasi berdasarkan keluarga baja umum: - Baik S235 maupun S275 adalah baja struktural karbon biasa/low-alloy (bukan stainless, bukan baja alat, bukan high-alloy). Beberapa varian pabrik mungkin termasuk mikroaloy (Nb, V, Ti) atau pemrosesan termomekanis, yang masih mengklasifikasikan mereka sebagai baja struktural (sering dikelompokkan dengan HSLA ketika sengaja mikroaloy).
2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan
| Elemen | S235 (keberadaan tipikal) | S275 (keberadaan tipikal) |
|---|---|---|
| C (Karbon) | Karbon rendah; dikendalikan untuk kemampuan las | Karbon rendah; mungkin sedikit lebih tinggi dari S235 |
| Mn (Mangan) | Sedang (pengaruh utama kekuatan & kemampuan pengerasan) | Sedang; batas serupa atau sedikit lebih tinggi untuk mencapai hasil target |
| Si (Silikon) | Jumlah kecil (deoksidasi) | Jumlah kecil |
| P (Fosfor) | Dijaga rendah (kotoran) | Dijaga rendah |
| S (Belerang) | Dijaga rendah (kotoran) | Dijaga rendah |
| Cr, Ni, Mo | Tidak sengaja dipaduan dalam grade standar (jejak mungkin) | Sama |
| V, Nb, Ti (mikroaloy) | Mungkin ada dalam varian yang diproses secara termomekanis tertentu (jejak hingga persentase kecil) | Mungkin ada dalam varian tertentu |
| B (Boron) | Biasanya tidak ditambahkan dalam grade standar | Biasanya tidak ditambahkan |
| N (Nitrogen) | Dikendalikan; mempengaruhi penuaan dan ketangguhan | Dikendalikan |
Catatan: - Grade EN menentukan batas maksimum yang tergantung pada ketebalan dan varian (misalnya, JR, J0). Strategi paduan umum adalah kimia karbon rendah dengan mangan untuk memberikan target hasil/tensile sambil mempertahankan kemampuan las dan kemampuan bentuk yang baik. Mikroaloy dan penggulungan termomekanis dapat digunakan untuk meningkatkan kekuatan tanpa peningkatan signifikan dalam karbon.
Bagaimana paduan mempengaruhi perilaku: - Karbon meningkatkan kekuatan dan kemampuan pengerasan tetapi mengurangi kemampuan las dan ketangguhan jika tinggi. - Mangan berkontribusi pada kekuatan dan kemampuan pengerasan serta melawan embrittlement belerang. - Silikon terutama adalah deoksidator; silikon yang lebih tinggi dapat sedikit meningkatkan kekuatan. - Elemen mikroaloy (V, Nb, Ti) memperhalus ukuran butir dan memungkinkan kekuatan hasil yang lebih tinggi melalui penguatan presipitasi dan penggulungan terkontrol tanpa peningkatan karbon yang besar.
3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas
Mikrostruktur tipikal: - S235 dan S275 yang digulung dan dinormalisasi sebagian besar bersifat ferritik-pearlitik dalam mikrostruktur. Ukuran butir dan fraksi pearlite akan bervariasi dengan laju pendinginan dan pemrosesan termomekanis. - Varian yang digulung secara termomekanis atau mikroaloy menunjukkan ukuran butir ferrit yang lebih halus dan karbida/presipitasi yang terdispersi (NbC, VC, TiC), memberikan kekuatan hasil yang lebih baik pada tingkat karbon kimia yang serupa.
Respons perlakuan panas: - Grade ini dirancang terutama untuk digunakan dalam kondisi digulung atau dinormalisasi. Mereka biasanya tidak disuplai untuk quench-and-temper kecuali dipesan secara khusus sebagai grade yang berbeda. - Normalisasi (pemanasan di atas suhu kritis dan pendinginan udara) memperhalus ukuran butir dan menghomogenkan mikrostruktur, meningkatkan ketangguhan. - Quenching dan tempering akan meningkatkan kekuatan dan ketangguhan tetapi jarang untuk spesifikasi S235/S275 standar dan dapat mengubah kesesuaian dengan persyaratan EN 10025. - Pemrosesan terkontrol termomekanis (TMCP) biasanya digunakan untuk mencapai kekuatan yang lebih tinggi (misalnya, sifat S275) dengan karbon rendah dengan memperhalus butir dan mendistribusikan presipitasi mikroaloy.
4. Sifat Mekanis
| Sifat | S235 (tipikal menurut penunjukan EN) | S275 (tipikal menurut penunjukan EN) |
|---|---|---|
| Kekuatan Hasil Minimum (ReH) | 235 MPa (dasar penunjukan) | 275 MPa (dasar penunjukan) |
| Kekuatan Tarik (Rm) | Rentang tipikal tumpang tindih dengan pita baja struktural (misalnya, beberapa ratus MPa) | Umumnya lebih tinggi dari rentang atas dibandingkan S235 |
| Peregangan (A) | Umumnya memiliki duktilitas yang baik; peregangan biasanya cukup untuk pembentukan (bervariasi dengan ketebalan) | Peregangan sedikit lebih rendah pada ketebalan yang sebanding karena hasil yang lebih tinggi, tetapi masih memiliki duktilitas yang baik |
| Ketangguhan Dampak | Varian (JR, J0, J2) mendefinisikan energi dampak minimum pada suhu yang ditentukan; umumnya baik pada suhu ruangan | Varian ketangguhan serupa tersedia; pemilihan tergantung pada suhu dampak yang diperlukan |
| Kekerasan | Kekerasan rendah hingga sedang yang khas dari baja struktural; mudah diproses | Kekerasan sedikit lebih tinggi rata-rata karena hasil yang lebih tinggi |
Penjelasan: - S275 adalah grade yang lebih kuat berdasarkan desain karena hasil minimum yang dijamin lebih tinggi. Peningkatan hasil sering disertai dengan peningkatan moderat dalam kekuatan tarik dan pengurangan kecil dalam peregangan/keterlaksanaan, tetapi ketangguhan dapat dicocokkan dengan memilih varian JR/J0/J2 yang sesuai atau menggunakan pemrosesan yang dinormalisasi. - Karena kedua grade adalah karbon rendah, mereka mempertahankan duktilitas dan ketangguhan dampak yang baik ketika disuplai dalam kondisi pengiriman yang sesuai.
5. Kemampuan Las
Faktor kunci: - Karbon rendah dan kandungan paduan rendah pada S235 dan S275 umumnya memberikan kemampuan las yang baik ketika prosedur standar diikuti. - Kesetaraan karbon yang lebih tinggi atau keberadaan elemen mikroaloy meningkatkan kemampuan pengerasan dan potensi untuk retak dingin; oleh karena itu suhu pra-panas dan interpass mungkin ditentukan untuk bagian yang lebih tebal atau untuk baja dengan CE atau Pcm yang lebih tinggi.
Indeks kemampuan las yang berguna:
- Kesetaraan Karbon (IIW):
$$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$
- Pcm (menurunkan kemampuan las):
$$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$
Interpretasi: - Untuk kedua grade, nilai CE dan Pcm biasanya rendah dibandingkan dengan baja paduan kekuatan tinggi, menunjukkan pengelasan yang sederhana dengan bahan habis pakai dan prosedur standar. Namun, seiring dengan meningkatnya ketebalan atau ketika mikroaloy ada, CE/Pcm meningkat dan kontrol pengelasan yang sesuai (pra-panas, suhu interpass, perlakuan panas pasca-las jika diperlukan) harus diterapkan. - Tentukan logam pengisi yang tepat untuk mencocokkan sifat mekanis dan untuk menghindari pencocokan yang kurang pada sambungan kritis. Untuk struktur yang sensitif terhadap siklus atau kelelahan, perhatikan stres sisa dan kemungkinan kekerasan di HAZ.
6. Korosi dan Perlindungan Permukaan
- S235 dan S275 adalah baja karbon non-stainless; mereka tidak menawarkan ketahanan intrinsik terhadap korosi atmosfer atau agresif. Strategi perlindungan meliputi:
- Galvanisasi celup panas untuk korosi atmosfer dan paparan luar ruangan jangka panjang.
- Sistem cat dan primer (misalnya, epoksi, poliuretan, primer kaya seng).
-
Pelapisan lokal (semprot, kuas) atau metalisasi untuk perbaikan dan sentuhan.
-
Metrik stainless seperti PREN tidak berlaku untuk baja struktural non-stainless. Untuk kelengkapan, rumus PREN (digunakan untuk paduan stainless) adalah:
$$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ Indeks ini tidak relevan untuk S235/S275 karena kandungan kromium, molibdenum, dan nitrogen mereka sangat rendah dan tidak dimaksudkan untuk memberikan ketahanan terhadap korosi.
7. Fabrikasi, Kemudahan Pemesinan, dan Kemampuan Bentuk
- Pembentukan: Kedua grade bersifat duktil dan dapat dibentuk; S235 umumnya lebih mudah dibentuk karena hasilnya yang lebih rendah. Ketika jari-jari yang ketat diperlukan, S235 mungkin lebih disukai kecuali desain memerlukan kekuatan lebih tinggi dari S275.
- Pembengkokan: Springback sedikit lebih besar untuk S275 karena hasil yang lebih tinggi; sesuaikan alat/pembengkokan belakang sesuai kebutuhan.
- Pemotongan dan pengeboran: Keduanya mudah diproses dengan plasma, oksigen-bahan bakar, laser atau proses mekanis. Keausan alat meningkat secara moderat dengan kekuatan; sesuaikan umpan dan alat saat berpindah dari S235 ke S275.
- Kemudahan pemesinan: Baik untuk keduanya dalam kondisi dinormalisasi/digulung; jika varian kekerasan lebih tinggi atau produk yang sangat mikroaloy digunakan, kemudahan pemesinan dapat menurun.
- Penyelesaian: Persyaratan persiapan permukaan dan priming yang khas serupa; penghilangan percikan las dan praktik penggilingan identik.
8. Aplikasi Tipikal
| S235 (penggunaan tipikal) | S275 (penggunaan tipikal) |
|---|---|
| Komponen struktural ringan hingga sedang: bagian bangunan umum, rangka, penyangga, pagar, anggota struktural ringan | Anggota struktural yang lebih berat di mana hasil minimum yang lebih tinggi diperlukan: rangka sasis, komponen crane, balok dan kolom yang lebih besar |
| Bagian yang dibentuk dingin, rangka las di mana duktilitas tinggi dan kemampuan las yang baik menjadi prioritas | Situasi yang memerlukan penampang yang lebih kecil untuk beban yang sama atau di mana penghematan berat menguntungkan |
| Bagian mekanis non-kritis, peralatan pertanian, pagar | Bagian mekanis tugas sedang, komponen penyangga beban dalam infrastruktur di mana kekuatan sedikit lebih tinggi meningkatkan kinerja |
Rasional pemilihan: - Pilih S235 di mana pembentukan, biaya, dan kemudahan pengelasan menjadi prioritas dan di mana persyaratan hasil desain dipenuhi oleh 235 MPa. - Pilih S275 di mana kode desain, kasus beban, atau optimasi berat/penampang menuntut hasil yang lebih tinggi yang dijamin (275 MPa) sambil mempertahankan kemampuan las dan ketangguhan yang baik.
9. Biaya dan Ketersediaan
- Biaya relatif: S275 biasanya sedikit lebih mahal daripada S235 karena spesifikasi hasilnya yang lebih tinggi dan kadang-kadang kontrol manufaktur/proses yang lebih ketat. Selisih harga sering kali moderat di pasar produk pabrik.
- Ketersediaan: Kedua grade tersedia secara luas dalam pelat, gulungan, batang, dan bentuk struktural di sebagian besar pasar. S235 sangat umum untuk stok struktural umum; S275 juga umum, terutama di daerah atau aplikasi yang menentukan batas hasil yang lebih tinggi.
- Bentuk produk: Pelat dan lembaran dalam berbagai ketebalan; produk panjang (sudut, saluran) dan bagian; ketersediaan berdasarkan ketebalan dan kondisi pengiriman (JR, J0, J2; dinormalisasi; TMCP) bervariasi berdasarkan pabrik dan wilayah.
10. Ringkasan dan Rekomendasi
| Atribut | S235 | S275 |
|---|---|---|
| Kemampuan Las | Sangat baik (sangat baik) | Sangat baik tetapi sedikit lebih sensitif saat lebih tebal atau mikroaloy |
| Kesimbangan Kekuatan–Ketangguhan | Hasil minimum lebih rendah; duktilitas yang sangat baik | Hasil minimum lebih tinggi; opsi ketangguhan serupa tersedia dengan kondisi pengiriman yang sesuai |
| Biaya | Biasanya lebih rendah | Biasanya sedikit lebih tinggi |
Rekomendasi: - Pilih S235 jika: - Persyaratan hasil minimum desain tidak melebihi 235 MPa. - Kemudahan pembentukan, biaya lebih rendah, dan duktilitas maksimum menjadi prioritas. - Anda memerlukan ketersediaan standar yang paling luas untuk bagian struktural ringan hingga sedang.
- Pilih S275 jika:
- Proyek memerlukan hasil yang lebih tinggi yang dijamin sebesar 275 MPa untuk mengurangi ukuran penampang atau berat.
- Sifat tarik/hasil sedikit lebih tinggi diperlukan tanpa berpindah ke baja paduan yang lebih tinggi.
- Anda lebih memilih margin kekuatan untuk anggota struktural sambil mempertahankan kemampuan las dan ketangguhan yang baik dengan pemrosesan yang benar.
Catatan akhir: Saat memilih antara S235 dan S275, selalu verifikasi kondisi pengiriman yang diperlukan (JR/J0/J2, dinormalisasi, TMCP), batas yang tergantung pada ketebalan, dan batasan spesifik proyek (prosedur las, suhu dampak, perlindungan korosi). Sesuaikan grade baja dengan persyaratan fungsional (beban, kelelahan, lingkungan) daripada hanya harga untuk menghindari pekerjaan ulang dan memastikan kinerja jangka panjang.