S250GD vs S280GD – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Pengenalan
S250GD dan S280GD adalah kelas baja struktural galvanis yang umum ditentukan dalam standar Eropa untuk lembaran dan gulungan yang dilapisi dengan hot-dip galvanis secara terus menerus. Insinyur, manajer pengadaan, dan perencana manufaktur sering mempertimbangkan trade-off antara biaya, kemampuan dibentuk, dan kapasitas beban yang diperlukan saat memutuskan antara dua kelas ini untuk penutup bangunan, anggota struktural ringan, dan fabrikasi umum.
Perbedaan utama antara kelas-kelas ini adalah kekuatan hasil minimum yang dijamin: S280GD ditentukan untuk hasil yang lebih tinggi dibandingkan S250GD, yang secara langsung mempengaruhi kinerja tarik dan ukuran bagian yang diizinkan. Karena keduanya dimaksudkan sebagai baja struktural galvanis yang dibentuk dingin, perbandingan biasanya berfokus pada kekuatan versus ketangguhan, batasan fabrikasi yang dihasilkan, dan implikasi untuk pengelasan dan perlindungan permukaan.
1. Standar dan Penunjukan
- EN 10346 — Produk baja datar yang dilapisi hot-dip secara terus menerus (penunjukan Eropa utama di mana S250GD dan S280GD didefinisikan).
- EN 10147 / EN 10152 — Standar terkait yang mencakup produk galvanis dan kondisi pengiriman teknis yang dikurangi dingin.
- ISO / adopsi nasional mungkin merujuk pada penunjukan setara di beberapa pasar.
- Kelas-kelas ini adalah baja struktural berbasis karbon yang tidak tahan karat dengan pemrosesan mirip HSLA (komposisi dan pemrosesan yang terkontrol untuk mencapai sifat mekanis). Mereka diklasifikasikan sebagai baja struktural (dibentuk dingin) daripada baja alat atau baja tahan karat.
2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan
Baja galvanis S-kelas diformulasikan dengan karbon rendah dan residu yang dikontrol dengan hati-hati ditambah tambahan mikro paduan sesekali untuk menyeimbangkan kekuatan, kemampuan dibentuk, dan kemampuan las. Batasan yang tepat ditentukan dalam standar EN dan oleh sertifikat pabrik; praktisi harus selalu berkonsultasi dengan analisis kimia pemasok untuk desain dan kualifikasi prosedur pengelasan.
Tabel: catatan paduan kualitatif untuk S250GD vs S280GD
| Elemen | Peran tipikal | S250GD (kualitatif) | S280GD (kualitatif) |
|---|---|---|---|
| C (Karbon) | Kekuatan dan kemampuan pengerasan; C yang lebih tinggi mengurangi kemampuan las | Rendah, dikontrol untuk mempertahankan kemampuan dibentuk dan kemampuan las | Rendah, dikontrol tetapi bisa berada di ujung yang lebih tinggi dari rentang S250GD untuk mencapai hasil yang lebih tinggi |
| Mn (Mangan) | Penguatan larutan padat, deoksidator | Moderat; berkontribusi pada kekuatan tanpa pengerasan yang berlebihan | Moderat; sering kali serupa atau sedikit lebih tinggi untuk membantu memenuhi hasil |
| Si (Silikon) | Deoksidasi, mempengaruhi kualitas permukaan | Rendah hingga terkontrol | Rendah hingga terkontrol |
| P (Fosfor) | Memperkuat tetapi mengurangi ketangguhan dan kemampuan las | Sangat rendah (dijaga pada minimum) | Sangat rendah |
| S (Belerang) | Meningkatkan kemampuan mesin tetapi mengurangi ketangguhan | Jejak, diminimalkan | Jejak, diminimalkan |
| Cr, Ni, Mo | Penguat/pengerasan | Umumnya tidak ditambahkan secara sengaja untuk kelas ini | Umumnya tidak ditambahkan secara sengaja untuk kelas ini |
| V, Nb, Ti | Mikropaduan untuk penguatan presipitasi | Mungkin digunakan dalam jumlah kecil di beberapa varian pabrik | Mungkin digunakan secara selektif untuk mencapai hasil yang lebih tinggi dengan kehilangan ketangguhan yang minimal |
| B | Kontrol batas butir di beberapa baja | Tidak tipikal pada penambahan yang disengaja untuk kelas ini | Tidak tipikal |
| N | Mengontrol perilaku presipitasi | Jejak, terkontrol | Jejak, terkontrol |
Penjelasan - Strategi paduan untuk kedua kelas menekankan karbon rendah yang terkontrol dan residu terbatas untuk mempertahankan kemampuan las dan kemampuan dibentuk sambil memungkinkan hasil target. Beberapa pabrik menggunakan mikro paduan (Nb, Ti, V) atau kontrol termo-mekanis untuk memperoleh hasil yang lebih tinggi di S280GD tanpa peningkatan besar dalam kandungan karbon. Batasan elemen yang tepat harus diambil dari sertifikat pemasok.
3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas
Mikrostruktur tipikal - Kedua kelas diproduksi melalui pengurangan dingin dan annealing kontinu (atau pendinginan terkontrol) diikuti dengan galvanisasi hot-dip. Mikrostruktur yang dihasilkan sebagian besar adalah ferit butir halus dengan sedikit jumlah pearlit/konstituen yang dipanaskan, dan mungkin presipitat mikro paduan yang terdispersi dalam varian kekuatan yang lebih tinggi. - S250GD biasanya menunjukkan matriks feritik yang lebih ductile dengan lebih sedikit presipitat penguat. - S280GD dapat memperoleh kekuatan tambahan melalui ukuran butir ferit yang lebih halus, kepadatan struktur dislokasi yang lebih besar dari pekerjaan dingin, atau presipitat mikro paduan yang jarang—diproduksi melalui annealing terkontrol atau pemrosesan termo-mekanis.
Respons perlakuan panas dan pemrosesan - Ini bukan baja yang dikuatkan dan dipanaskan. Rute industri standar adalah penggulungan dingin dan annealing; setiap peningkatan kekuatan dicapai melalui pekerjaan dingin dan siklus annealing terkontrol atau melalui mikro paduan dan pendinginan terkontrol. - Normalisasi bukanlah rute produksi standar untuk lembaran yang dilapisi; oleh karena itu, spektrum sifat mekanis yang dapat dicapai lebih sempit dan lebih bergantung pada pekerjaan dingin dan siklus annealing gulungan daripada pada perlakuan panas klasik.
4. Sifat Mekanis
Tabel: atribut mekanis komparatif (kualitatif + hasil yang dijamin)
| Sifat | S250GD | S280GD |
|---|---|---|
| Kekuatan Hasil (minimum yang dijamin) | 250 MPa | 280 MPa |
| Kekuatan Tarik | Moderat; cocok untuk penggunaan struktural, pembentukan | Lebih tinggi dari S250GD di sebagian besar batch; mencerminkan niat kelas |
| Panjang / Ductility | Umumnya lebih tinggi (kemampuan dibentuk yang lebih baik) | Sedikit berkurang relatif terhadap S250GD sebagai imbalan untuk hasil yang lebih tinggi |
| Ketangguhan Dampak | Memadai untuk aplikasi lingkungan; tergantung pada ketebalan dan pemrosesan | Sebanding tetapi mungkin lebih sensitif terhadap pemrosesan dan kandungan mikro paduan |
| Kekerasan | Lebih rendah, lebih mudah dibentuk | Sedikit lebih tinggi, berkorelasi dengan hasil yang lebih tinggi |
Interpretasi - S280GD adalah yang lebih kuat dari keduanya dalam ketegangan (hasil minimum yang lebih tinggi), yang memungkinkan bagian yang lebih tipis atau tegangan yang lebih tinggi yang diizinkan untuk geometri yang sama. Ini disertai dengan trade-off yang moderat dalam ketangguhan dan kemudahan pembentukan dibandingkan S250GD. Sifat dampak tergantung pada ketebalan, pemrosesan, dan kandungan mikro paduan dan harus diperiksa pada sertifikat material di mana ketangguhan suhu rendah sangat penting.
5. Kemampuan Las
Pertimbangan kemampuan las bergantung pada setara karbon dan mikro paduan/pengerasan. Dua indeks empiris umum berguna sebagai panduan kualitatif:
$$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$
dan
$$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$
Interpretasi (kualitatif) - Kedua kelas biasanya memiliki $C$ yang rendah dan paduan yang moderat, menghasilkan nilai $CE_{IIW}$ dan $P_{cm}$ yang relatif rendah dibandingkan dengan baja yang dikuatkan dan dipanaskan; ini menghasilkan kemampuan las yang umumnya baik dengan proses busur standar. - Kekuatan S280GD yang sedikit lebih tinggi mungkin sesuai dengan pengerasan yang sedikit lebih tinggi (tergantung pada kimia pabrik dan mikro paduan), sehingga kontrol pemanasan awal dan antar proses harus diterapkan saat mengelas bagian yang lebih tebal atau di mana data pabrik menunjukkan setara karbon yang lebih tinggi. - Gunakan prosedur pengelasan yang bersertifikat dan ikuti rekomendasi pemasok. Untuk struktur las kritis, dapatkan analisis kimia yang sebenarnya dan verifikasi kemampuan las melalui perhitungan CE atau Pcm yang sesuai dan kualifikasi prosedur.
6. Korosi dan Perlindungan Permukaan
- Baik S250GD maupun S280GD adalah baja yang dilapisi (akhiran “GD” menunjukkan pelapisan hot-dip galvanis) dan dimaksudkan untuk mengandalkan lapisan seng untuk perlindungan korosi dalam lingkungan atmosfer yang tipikal.
- Karena ini bukan baja tahan karat, indeks korosi tahan karat (misalnya, PREN) tidak berlaku. Sebagai referensi:
$$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
tetapi PREN berlaku untuk paduan tahan karat dan tidak relevan untuk lembaran baja karbon yang dilapisi galvanis.
Panduan praktis - Pelapisan seng melindungi secara mekanis dan pengorbanan; spesifikasi massa pelapisan (misalnya, pelapisan Z per standar EN) dan pemrosesan pasca (lak, pasivasi) menentukan umur layanan. - Untuk lingkungan yang agresif, spesifikasikan pelapisan yang lebih tebal, sistem dupleks (zinc + cat), atau pertimbangkan paduan tahan korosi sebagai gantinya.
7. Fabrikasi, Kemampuan Mesin, dan Kemampuan Dibentuk
- Pemotongan dan pemangkasan: Kedua kelas memotong dan memangkas dengan baik; S250GD sedikit lebih mudah pada alat pemotong karena kekuatan/kekerasan yang lebih rendah.
- Pembengkokan dan penarikan dalam: S250GD biasanya memungkinkan pembengkokan yang lebih ketat dan penarikan yang lebih dalam karena ketangguhan yang lebih tinggi. Untuk S280GD, harapkan jari-jari pembengkokan minimum yang sedikit lebih besar dan kemungkinan pemulihan yang lebih tinggi. Selalu ikuti data pembuat alat dan lakukan percobaan saat beralih dari S250GD ke S280GD.
- Kemampuan mesin: Tidak ada kelas yang dioptimalkan untuk pemecahan chip; kemampuan mesin tipikal dari baja struktural ringan. Kecepatan pemotongan dan umur alat akan sedikit dipengaruhi oleh kekuatan kelas.
- Penyelesaian permukaan: Lapisan galvanis memperumit beberapa proses penyelesaian (misalnya, pembentukan dengan jari-jari yang sangat kecil dapat merusak pelapisan), jadi pertimbangkan cat/perbaikan pasca-proses.
8. Aplikasi Tipikal
| S250GD (penggunaan tipikal) | S280GD (penggunaan tipikal) |
|---|---|
| Atap domestik, pelapis, talang, panel fasad ringan di mana pembentukan diprioritaskan dan beban sedang | Bagian struktural yang dibentuk dingin, purlin, pelapis dan atap tugas menengah di mana kapasitas beban yang lebih tinggi atau ketebalan yang lebih rendah diperlukan |
| Panel dan komponen dalam otomotif di mana kemampuan dibentuk tinggi diinginkan | Aplikasi di mana kekuatan sedikit lebih tinggi memungkinkan ketebalan yang lebih tipis untuk penghematan berat |
| Fabrikasi umum dan elemen struktural non-kritis | Anggota struktural ringan dan aplikasi yang memerlukan hasil yang lebih tinggi dengan perlindungan galvanik yang dipertahankan |
Rasional pemilihan - Pilih S250GD ketika kemampuan dibentuk maksimum, kemudahan fabrikasi, dan efisiensi biaya untuk kondisi layanan standar adalah prioritas. - Pilih S280GD ketika kekuatan hasil yang lebih tinggi dapat mengurangi ketebalan bagian atau memenuhi beban desain yang lebih tinggi, menerima kemampuan dibentuk yang sedikit berkurang dan kemungkinan biaya material yang lebih tinggi.
9. Biaya dan Ketersediaan
- Ketersediaan: Kedua kelas diproduksi secara luas oleh pabrik baja datar utama dan umumnya tersedia dalam bentuk gulungan dan lembaran dengan berbagai massa pelapisan seng. Ketersediaan regional dapat bervariasi; waktu tunggu cenderung singkat untuk pelapisan dan ketebalan standar.
- Biaya relatif: S280GD biasanya dihargai sedikit lebih tinggi daripada S250GD karena kontrol proses dan, dalam beberapa kasus, mikro paduan yang diperlukan untuk mengamankan hasil yang lebih tinggi. Namun, biaya per struktur bisa lebih rendah jika desainer memanfaatkan hasil yang lebih tinggi untuk mengurangi ketebalan material.
10. Ringkasan dan Rekomendasi
Tabel: perbandingan cepat
| Kriteria | S250GD | S280GD |
|---|---|---|
| Kemampuan Las | Sangat baik (kemampuan dibentuk yang luar biasa mendukung pengelasan) | Sangat baik, tetapi mungkin memerlukan perhatian lebih untuk bagian yang lebih tebal jika dipaduan mikro |
| Seimbang Kekuatan–Ketangguhan | Ductility yang baik dengan kekuatan yang memadai | Kekuatan hasil yang lebih tinggi; ductility sedikit berkurang di banyak batch |
| Biaya Relatif | Lebih rendah | Lebih tinggi |
Kesimpulan dan panduan - Pilih S250GD jika: proyek Anda memprioritaskan pembentukan, jari-jari pembengkokan yang ketat, dan biaya material terendah yang konsisten dengan kapasitas beban yang diperlukan; ketika pengelasan sering dilakukan dan ketangguhan optimal diperlukan. - Pilih S280GD jika: Anda memerlukan hasil yang lebih tinggi untuk mengurangi ketebalan bagian atau memenuhi persyaratan beban yang lebih kuat, dan Anda dapat menerima kemampuan dibentuk yang sedikit berkurang dan kemungkinan biaya tambahan. Verifikasi sertifikat pabrik untuk komposisi kimia yang tepat, karakteristik tarik, dan tambahan mikro paduan yang mungkin mempengaruhi pengelasan atau pembentukan. Untuk aplikasi las atau dibentuk dingin yang kritis, lakukan percobaan fabrikasi dan konsultasikan dengan pemasok baja mengenai pemrosesan dan parameter pengelasan yang direkomendasikan.
Selalu verifikasi sertifikat material spesifik dan data produsen sebelum pemilihan akhir; nama kelas nominal menyampaikan hasil minimum yang dijamin tetapi tidak merinci semua detail paduan kimia, kelas pelapisan, atau rute produksi yang akan mempengaruhi fabrikasi dan kinerja dalam layanan.