S275JR vs S355JR – Komposisi, Perlakuan Panas, Properti, dan Aplikasi

Pengenalan

S275JR dan S355JR adalah dua baja struktural Eropa yang paling umum digunakan dalam konstruksi, fabrikasi berat, dan rekayasa umum. Insinyur, manajer pengadaan, dan perencana manufaktur secara rutin memilih antara keduanya saat menyeimbangkan biaya, kekuatan, kemampuan pengelasan, dan ketangguhan untuk aplikasi tertentu. Konteks keputusan yang umum termasuk apakah kekuatan hasil yang lebih tinggi (untuk mengurangi ukuran dan berat bagian) membenarkan biaya material yang lebih tinggi dan apakah batasan fabrikasi (pengelasan, pembentukan) lebih mendukung opsi dengan kekuatan lebih rendah.

Perbedaan utama antara keduanya terletak pada kekuatan hasil minimum yang dijamin dan sifat mekanik terkait: S355JR adalah "upgrade" kekuatan lebih tinggi dari keluarga S275JR dan ditentukan di mana kapasitas statis yang lebih besar atau ketebalan bagian yang lebih rendah diperlukan. Kedua grade memiliki komposisi kimia yang serupa dan karakteristik fabrikasi yang baik, itulah sebabnya mereka sering dibandingkan dalam desain dan pengadaan.

1. Standar dan Penunjukan

• EN: EN 10025-2 (baja struktural yang dilas panas) — sumber resmi untuk penunjukan S275JR dan S355JR.
• ASTM/ASME: Tidak ada padanan langsung satu-ke-satu; grade ASTM (misalnya, A36, A572) berbeda dalam komposisi dan persyaratan pengujian. Pemilihan antara grade EN dan ASTM harus dilakukan dengan merujuk pada persyaratan mekanik dan kimia daripada hanya berdasarkan nama.
• JIS / GB: Standar Jepang dan Cina memiliki sistem penunjukan mereka sendiri; insinyur harus memetakan sifat mekanik dan kimia yang diperlukan daripada hanya mengandalkan nomenklatur.

Klasifikasi: - Baik S275JR maupun S355JR adalah baja struktural karbon-mangan, bukan stainless, bukan baja alat. Mereka umumnya dianggap sebagai baja struktural konvensional (bukan baja paduan tinggi atau baja alat) dan dapat diproduksi untuk berperilaku mirip dengan baja HSLA paduan rendah ketika elemen mikro paduan tertentu disertakan.

2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan

Standar EN 10025 menetapkan batasan kimia yang dirancang untuk memberikan sifat hasil dan tarik yang dapat diprediksi serta ketangguhan yang memadai. Kedua grade menggunakan strategi paduan rendah karbon dan rendah paduan yang serupa: karbon untuk kekuatan, mangan sebagai deoksidator dan penguat, serta batasan silikon/fosfor/belerang untuk duktilitas dan kemampuan pengelasan. Elemen mikro paduan (V, Nb, Ti) biasanya hadir baik sebagai tambahan jejak atau terkontrol dalam beberapa rentang produk untuk meningkatkan kontrol butir dan ketangguhan.

Tabel: Batasan kimia tipikal (batasan representatif dari EN 10025-2; sertifikat pabrik aktual dapat bervariasi berdasarkan bentuk produk dan ketebalan)

Elemen	S275JR (batasan tipikal)	S355JR (batasan tipikal)
C (maks)	0.22 wt% (perkiraan)	0.24 wt% (perkiraan)
Mn (maks)	1.50–1.60 wt%	1.60 wt% (perkiraan)
Si (maks)	0.55 wt%	0.55 wt%
P (maks)	0.035 wt%	0.035 wt%
S (maks)	0.035 wt%	0.035 wt%
Cr	biasanya ≤0.30 wt% (jejak)	biasanya ≤0.30 wt% (jejak)
Ni	biasanya ≤0.30 wt% (jejak)	biasanya ≤0.30 wt% (jejak)
Mo	biasanya ≤0.10–0.15 wt% (jejak)	biasanya ≤0.10–0.15 wt% (jejak)
V	jejak (jika ada)	jejak (jika ada)
Nb	jejak (jika ada)	jejak (jika ada)
Ti	jejak (jika ada)	jejak (jika ada)
B	jejak (jika ada)	jejak (jika ada)
N (maks)	~0.012 wt%	~0.012 wt%

Catatan: - Tabel menunjukkan nilai maksimum tipikal yang digunakan dalam spesifikasi pabrik. EN 10025 mencakup persyaratan yang bergantung pada ketebalan dan varian spesifik produk; oleh karena itu selalu verifikasi sertifikat uji pabrik (MTC) untuk penerimaan pengadaan. - Grade S355 mungkin termasuk varian (misalnya, S355J0, S355J2) dengan persyaratan dampak yang berbeda; JR menunjukkan energi dampak minimum 27 J pada +20 °C.

Bagaimana paduan mempengaruhi kinerja: - Karbon dan mangan terutama mengatur kekuatan dan kemampuan pengerasan. Karbon yang lebih tinggi meningkatkan kekuatan tetapi mengurangi kemampuan pengelasan dan duktilitas. - Silikon dan mangan bertindak sebagai deoksidator; silikon juga sedikit mempengaruhi kekuatan. - Elemen mikro paduan (Nb, V, Ti) memperhalus ukuran butir dan dapat meningkatkan hasil tanpa peningkatan C yang besar, memungkinkan trade-off kekuatan–ketangguhan yang menguntungkan. - Batasan P dan S yang rendah mempertahankan duktilitas dan menghindari kerapuhan; N yang terkontrol penting untuk perilaku presipitasi dan ketangguhan.

3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas

Mikrostruktur tipikal: - Mikrostruktur yang digulung dan dinormalisasi untuk kedua grade sebagian besar bersifat ferritik–pearlitik dalam produk pelat dan bagian yang diproses secara konvensional. Ketika diproses secara termo-mekanis, struktur ferritik yang lebih halus dengan pearlite atau konstituen bainitik yang terdispersi dapat diproduksi, meningkatkan kekuatan dan ketangguhan.

Respons perlakuan panas: - Normalisasi/pemurnian: Normalisasi (pemanasan di atas AC3 dan pendinginan udara) dapat memperhalus ukuran butir dan meningkatkan ketangguhan, berguna untuk bagian berat. Kedua grade merespons dengan cara yang serupa, tetapi ekuivalen karbon yang lebih tinggi pada S355JR membuat pencapaian ketangguhan yang identik sedikit lebih menuntut pada bagian berat. - Quench dan temper: Tidak biasanya diterapkan pada baja struktural EN "yang digulung" untuk penggunaan struktural umum; ketika diterapkan pada kimia yang serupa, quench dan temper akan menghasilkan kekuatan yang jauh lebih tinggi dan profil ketangguhan yang berbeda — produk harus kemudian ditentukan berdasarkan sifat mekanik yang diperlukan daripada nama grade. - Pengolahan kontrol termo-mekanis (TMCP): TMCP dapat digunakan untuk mencapai kekuatan hasil yang lebih tinggi tanpa peningkatan karbon yang besar. S355JR umumnya diproduksi dengan TMCP untuk memenuhi persyaratan hasil yang lebih tinggi dengan ketangguhan yang baik.

Implikasi praktis: - Kedua grade terutama disuplai dalam kondisi yang dikirim (yang digulung) untuk aplikasi struktural. Jika perlakuan panas di luar normalisasi diperlukan, tentukan dan terima potensi perubahan dalam sertifikasi dan biaya.

4. Sifat Mekanik

Tabel: Sifat mekanik tipikal (nilai representatif; konfirmasi dengan MTC dan batasan ketebalan)

Sifat	S275JR	S355JR
Kekuatan hasil minimum (ReH)	275 MPa (dijamin)	355 MPa (dijamin)
Kekuatan tarik (Rm)	~410–560 MPa (tergantung pada ketebalan/bentuk)	~470–630 MPa (tergantung pada ketebalan/bentuk)
Peregangan (A)	Minimum tipikal ~20–26% (tergantung ketebalan)	Minimum tipikal ~20–22% (tergantung ketebalan)
Ketangguhan dampak (JR)	≥27 J pada +20 °C (klasifikasi JR)	≥27 J pada +20 °C (klasifikasi JR)
Kekerasan tipikal	~120–160 HB (yang digulung)	~140–190 HB (yang digulung, lebih tinggi karena kekuatan)

Interpretasi: - S355JR adalah material yang lebih kuat dalam hal kekuatan hasil dan tarik, memungkinkan desain yang lebih ringan atau kapasitas beban yang lebih tinggi untuk bagian yang sama.
- Duktilitas (peregangan) dapat sedikit lebih rendah pada S355JR karena kekuatan yang lebih tinggi, meskipun TMCP dan kimia yang terkontrol meminimalkan trade-off.
- Ketangguhan dampak untuk kedua varian JR ditentukan pada suhu ambien (+20 °C); jika ketangguhan suhu rendah diperlukan, pilih varian dengan akhiran J0 atau J2 atau ubah grade sesuai kebutuhan.

5. Kemampuan Pengelasan

Faktor kemampuan pengelasan: - Pengaruh kunci: kandungan karbon, ekuivalen karbon (kemampuan pengerasan), dan keberadaan elemen mikro paduan yang mendorong pengerasan di zona yang terpengaruh panas (HAZ). - Baik S275JR maupun S355JR dianggap baik hingga sangat baik untuk pengelasan manual dan mekanis ketika pra-pemanasan dan bahan pengelasan yang sesuai digunakan. Ekuivalen karbon yang lebih tinggi pada S355JR dapat sedikit meningkatkan kemampuan pengerasan HAZ dan kerentanan terhadap retak dingin, terutama pada bagian yang lebih tebal.

Rumus prediktif yang berguna (interpretasikan secara kualitatif; hitung dengan analisis kimia aktual saat menilai pelat tertentu): - 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: - $CE_{IIW}$ yang lebih rendah dan $P_{cm}$ yang lebih rendah menunjukkan kemampuan pengelasan yang lebih mudah dan persyaratan pra-pemanasan yang lebih rendah. Baik S275JR maupun S355JR biasanya berada dalam rentang yang memungkinkan prosedur pengelasan standar, tetapi verifikasi C dan Mn aktual dari pelat yang disuplai dan gunakan rumus untuk menetapkan suhu pra-pemanasan/suhu antar dan perlakuan panas pasca pengelasan jika diperlukan. - Untuk bagian tebal, peningkatan pra-pemanasan dan suhu antar yang terkontrol lebih umum diperlukan untuk S355JR dibandingkan dengan S275JR untuk menghindari pengerasan HAZ dan retak yang dibantu hidrogen.

6. Korosi dan Perlindungan Permukaan

• Baik S275JR maupun S355JR bukanlah stainless. Untuk paparan atmosfer dan penggunaan struktural umum, perlindungan permukaan diperlukan tergantung pada lingkungan: primer dan cat, galvanisasi celup panas, atau metalisasi (misalnya, semprotan seng) adalah umum.
• Untuk lingkungan agresif (laut, kimia), pilih sistem perlindungan atau pertimbangkan paduan tahan korosi daripada hanya mengandalkan pelapisan permukaan.

PREN (angka ekuivalen ketahanan pitting) hanya relevan untuk paduan stainless: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ - PREN tidak berlaku untuk S275JR atau S355JR karena mereka tidak memiliki Cr, Mo, atau N yang cukup untuk memberikan ketahanan korosi stainless.

7. Fabrikasi, Kemampuan Mesin, dan Kemampuan Pembentukan

• Pemotongan: Pemotongan plasma, oksigen-bahan bakar, dan laser secara rutin digunakan. S355JR akan memerlukan sedikit lebih banyak energi untuk pemotongan dibandingkan S275JR karena kekuatan dan kekerasan yang lebih tinggi.
• Pembentukan dan pembengkokan: Material dengan hasil lebih rendah (S275JR) umumnya lebih mudah untuk dibentuk dingin; S355JR dapat dibentuk tetapi mungkin memerlukan jari-jari bengkok yang lebih besar atau sudut bengkok yang lebih kecil untuk menghindari retak, tergantung pada ketebalan dan temper.
• Kemampuan mesin: Kedua baja dapat diproses dengan baik menggunakan alat standar; kekuatan yang lebih tinggi pada S355JR menghasilkan sedikit lebih banyak keausan alat dan gaya pemotongan.
• Penyelesaian permukaan: Keduanya menerima pengecatan, galvanisasi, dan penyelesaian pasca-pemrosesan. Untuk galvanisasi, periksa penyerapan hidrogen yang terkait dengan ketebalan dan pertimbangkan pelepasan stres pasca pengelasan untuk fabrikasi yang dilas kritis.

8. Aplikasi Tipikal

S275JR (penggunaan umum)	S355JR (penggunaan umum)
Bagian konstruksi umum (I-beams, saluran), rangka struktural ringan, jembatan kecil yang dilas, pagar, dukungan tanah yang tidak kritis	Anggota struktural berat, komponen crane, rangka berat, struktur bentang panjang, rakitan las beban tinggi
Struktur sekunder, purlin, rangka mesin kecil	Di mana ketebalan bagian yang lebih rendah dan berat yang lebih rendah diperlukan untuk beban yang sama (rekayasa nilai)
Komponen di mana pembentukan dan kemampuan kerja dingin ditekankan	Di mana kekuatan statis dan kelelahan yang lebih tinggi menjadi prioritas

Rasional pemilihan: - Pilih S275JR ketika biaya, kemudahan fabrikasi, dan kekuatan yang memadai adalah pendorong utama.
- Pilih S355JR ketika kapasitas beban yang lebih tinggi per unit area diperlukan, memungkinkan bagian yang lebih tipis, atau di mana faktor desain yang lebih tinggi ditentukan.

9. Biaya dan Ketersediaan

• Biaya relatif: S355JR umumnya lebih mahal per ton dibandingkan S275JR karena kekuatan yang dijamin lebih tinggi dan kontrol pemrosesan yang sedikit lebih ketat. Delta bervariasi berdasarkan wilayah, pabrik, dan bentuk produk.
• Ketersediaan: Kedua grade tersedia secara luas dalam bentuk pelat, lembaran, bagian, dan profil struktural. S275JR sering memiliki ketersediaan yang lebih luas untuk lini produk ketebalan lebih rendah di beberapa wilayah; S355JR tersedia secara luas untuk penggunaan struktural mainstream.
• Bentuk: Ketersediaan dan waktu tunggu dapat bergantung pada ketebalan pelat, lebar, dan jalur produksi (TMCP vs penggulungan konvensional).

10. Ringkasan dan Rekomendasi

Tabel: Perbandingan cepat

Karakteristik	S275JR	S355JR
Kemampuan pengelasan	Sangat baik (CE lebih rendah)	Sangat baik hingga baik (CE sedikit lebih tinggi)
Kesimbangan Kekuatan–Ketangguhan	Baik untuk penggunaan struktural umum	Kekuatan lebih tinggi untuk bagian yang lebih ringan; ketangguhan serupa ketika diproses dengan benar
Biaya relatif	Lebih rendah	Lebih tinggi

Kesimpulan dengan panduan praktis: - Pilih S275JR jika: Anda membutuhkan baja struktural yang ekonomis dan mudah difabrikasi untuk konstruksi umum di mana kekuatan hasil 275 MPa sudah memadai, kecepatan fabrikasi dan kemampuan pembentukan adalah prioritas, dan sistem perlindungan permukaan akan memberikan ketahanan korosi yang diperlukan. - Pilih S355JR jika: efisiensi struktural (kekuatan hasil yang lebih tinggi yang mengurangi ukuran dan berat bagian) diperlukan, aplikasi membutuhkan kapasitas statis atau kelelahan yang lebih tinggi, atau spesifikasi meminta kekuatan minimum S355; bersiaplah untuk biaya material yang sedikit lebih tinggi dan untuk mengatasi kontrol pengelasan pada bagian yang lebih tebal.

Tip pengadaan akhir: - Selalu minta sertifikat uji pabrik (MTC) dan tentukan bentuk produk, ketebalan, dan suhu pengujian dampak yang diperlukan dalam pesanan pembelian. Gunakan analisis kimia aktual untuk menghitung $CE_{IIW}$ dan $P_{cm}$ saat menetapkan prosedur pengelasan dan persyaratan pra-pemanasan. Ini memastikan grade yang dipilih memenuhi baik niat desain maupun praktik fabrikasi.