SGCD1 vs SGCD2 – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Pengenalan
SGCD1 dan SGCD2 adalah baja rendah karbon yang saling terkait erat yang umumnya ditentukan untuk operasi pembentukan, penempaan, dan penyelesaian dingin di sektor otomotif, peralatan, dan rekayasa ringan. Insinyur dan profesional pengadaan yang memilih di antara keduanya mempertimbangkan trade-off seperti kemampuan pembentukan versus kekuatan, kemampuan pengelasan versus kemampuan perlakuan panas pasca pembentukan, dan biaya per unit versus ketersediaan.
Perbedaan operasional utama antara kedua grade terletak pada kinerja pembentukan yang dimaksudkan: satu grade dioptimalkan untuk duktalitas pembentukan dingin yang lebih tinggi dan kemampuan tarik lembaran/strip yang konsisten, sementara yang lain mengorbankan beberapa kemudahan pembentukan untuk mendapatkan kekuatan yang lebih tinggi dan kemampuan pengerasan yang lebih baik. Karena grade ini digunakan secara bergantian di banyak lingkungan fabrikasi, perbandingan yang cermat tentang komposisi, respons mikrostruktur, sifat mekanik, dan pertimbangan fabrikasi sangat penting untuk pemilihan yang benar.
1. Standar dan Penunjukan
- Standar utama dan keluarga yang relevan dengan baja tipe SGCD:
- ASTM/ASME (penunjukan AISI/SAE untuk baja karbon dan baja paduan rendah)
- EN (kategori Eropa EN 10025/EN 10130 untuk baja yang dilas dingin dan grade struktural)
- JIS (Standar Industri Jepang untuk baja yang dilas dingin dan baja penarikan dalam)
- GB (standar nasional Tiongkok termasuk kategori lembaran dan strip yang dilas dingin)
- Klasifikasi: SGCD1 dan SGCD2 paling baik dikategorikan sebagai baja rendah karbon, pembentukan dingin dalam keluarga karbon-mangan (bukan stainless, bukan baja alat, dan umumnya bukan HSLA menurut definisi modern). Mereka dimaksudkan terutama untuk pembentukan dan fabrikasi daripada layanan suhu tinggi atau aplikasi struktural yang berat.
- Catatan: Skema penunjukan bervariasi menurut wilayah dan pabrik; ekuivalen yang sebanding dalam katalog ASTM/EN/GB/JIS harus dikonfirmasi dengan sertifikat kimia dan sifat mekanik.
2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan
Kedua grade diformulasikan untuk menyeimbangkan karbon rendah untuk duktalitas dan cukup mangan/silikon (dan kadang-kadang mikro paduan) untuk memberikan kekuatan dan stabilitas proses. Batas aktual bervariasi menurut pemasok dan standar regional; tabel berikut mencantumkan rentang representatif dan tipikal. Selalu konfirmasi komposisi dari sertifikat uji pabrik untuk perhitungan desain.
| Elemen | Rentang tipikal (wt%) — SGCD1 (representatif) | Rentang tipikal (wt%) — SGCD2 (representatif) |
|---|---|---|
| C | 0.04 – 0.12 | 0.06 – 0.18 |
| Mn | 0.20 – 0.80 | 0.30 – 1.00 |
| Si | 0.02 – 0.25 | 0.02 – 0.30 |
| P | ≤ 0.030 (maks) | ≤ 0.030 (maks) |
| S | ≤ 0.020 (maks) | ≤ 0.020 (maks) |
| Cr | jejak – 0.20 (jika ada) | jejak – 0.30 (jika ada) |
| Ni | jejak – 0.20 (jika ada) | jejak – 0.30 (jika ada) |
| Mo | biasanya tidak ada atau ≤ 0.05 | kadang-kadang ≤ 0.10 |
| V, Nb, Ti, B | biasanya tidak ada; mikro paduan mungkin ada di beberapa varian | mikro paduan mungkin ada untuk kontrol kekuatan |
| N | jejak | jejak |
Penjelasan: - SGCD1 biasanya menargetkan batas bawah karbon dan paduan untuk memaksimalkan kemampuan pembentukan dingin dan meminimalkan kemampuan pengerasan. Karbon yang lebih rendah dan kontrol Mn mengurangi risiko patahan geser yang diinduksi pembentukan dan penipisan. - SGCD2 menerima karbon dan paduan yang sedikit lebih tinggi (atau penambahan mikro paduan) untuk meningkatkan kekuatan hasil/tensile dan respons terhadap perlakuan panas atau tempering. Perubahan ini meningkatkan kemampuan pengerasan dan mungkin sedikit mengurangi kemampuan pembentukan. - Penambahan jejak Cr, Ni, atau V kadang-kadang digunakan dalam varian SGCD2 untuk menyetel kekuatan, ketangguhan, dan respons temper tanpa berpindah ke domain baja paduan.
3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas
- Mikrostruktur tipikal setelah pemrosesan standar:
- SGCD1: Matriks ferritik yang didominasi dengan pulau pearlite halus ketika karbon mendekati nilai yang lebih tinggi dalam rentang grade. Penyempurnaan butir dan kontrol inklusi yang bersih ditekankan untuk meningkatkan kemampuan regangan dan perluasan lubang.
- SGCD2: Struktur ferrite-pearlite dengan fraksi pearlite yang lebih tinggi atau bainit yang dikeraskan (jika pemrosesan termomekanik atau perlakuan panas diterapkan) tergantung pada kandungan paduan dan laju pendinginan.
- Efek perlakuan panas:
- Normalisasi: Mendorong distribusi ferrite-pearlite yang seragam. SGCD2, dengan kandungan paduan yang sedikit lebih tinggi, akan menunjukkan kemampuan pengerasan yang sedikit lebih tinggi setelah normalisasi.
- Quenching & tempering: Tidak biasanya diterapkan pada SGCD1 karena akan menghilangkan keuntungan pembentukan. Varian SGCD2 dengan mikro paduan dapat dikeraskan/ditemper untuk meningkatkan kekuatan untuk komponen yang menanggung beban.
- Pemrosesan termomekanik (TMP): Kedua grade mendapat manfaat dari penggulungan dan penjadwalan penggulungan yang terkontrol. TMP dapat memperhalus ukuran butir, meningkatkan keseimbangan kekuatan dan duktalitas—berguna untuk SGCD2 ketika kekuatan yang lebih tinggi tanpa mengorbankan semua kemampuan pembentukan diperlukan.
4. Sifat Mekanik
Tabel berikut memberikan rentang sifat mekanik representatif untuk bentuk produk tipikal (lembaran atau strip yang dilas dingin). Verifikasi nilai yang tepat dengan spesifikasi produk dan pengujian.
| Sifat | SGCD1 (tipikal) | SGCD2 (tipikal) |
|---|---|---|
| Kekuatan tarik (MPa) | 270 – 390 | 320 – 480 |
| Kekuatan hasil (0.2% offset, MPa) | 150 – 260 | 200 – 350 |
| Peregangan (%), A50mm atau A5 | 28 – 40 | 20 – 30 |
| Ketangguhan impak (J) | sedang — lebih tinggi pada suhu ruang; bervariasi dengan ketebalan | sedang — mungkin lebih rendah dari SGCD1 pada ketebalan yang sama |
| Kekerasan (HB) | ~100 – 150 | ~120 – 190 |
Interpretasi: - SGCD2 cenderung menunjukkan kekuatan tarik dan kekuatan hasil yang lebih tinggi dengan mengorbankan duktalitas dan kemampuan pembentukan karena karbon/paduan yang lebih tinggi dan kemungkinan penambahan mikro paduan. - SGCD1 menekankan peregangan dan kemampuan pembentukan regangan, memberikan perluasan lubang yang lebih baik dan ketahanan terhadap patahan dalam operasi penarikan yang parah. - Ketangguhan impak tergantung pada kebersihan, ketebalan, dan pemrosesan; dengan pemrosesan yang setara, SGCD1 umumnya memberikan mode patahan yang lebih duktal.
5. Kemampuan Pengelasan
Kemampuan pengelasan terutama dikendalikan oleh kandungan karbon, paduan yang efektif (yang meningkatkan kemampuan pengerasan), dan keberadaan residu. Indeks prediktif yang berguna termasuk ekuivalen karbon IIW dan rumus Pcm:
$$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$
$$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$
Interpretasi kualitatif: - SGCD1: Karbon yang lebih rendah dan lebih sedikit elemen pengerasan menghasilkan nilai $CE_{IIW}$ dan $P_{cm}$ yang lebih rendah, menunjukkan kemampuan pengelasan yang lebih mudah, kebutuhan pemanasan awal yang berkurang, dan risiko retak dingin yang lebih rendah. - SGCD2: Karbon/mangan yang lebih tinggi dan kemungkinan mikro paduan sedikit meningkatkan $CE_{IIW}$/$P_{cm}$, sehingga prosedur pengelasan mungkin memerlukan pemanasan awal yang lebih tinggi, kontrol input panas, atau tempering HAZ di bagian yang lebih tebal. - Catatan praktis: Untuk kedua grade, praktik pabrik (desain sambungan, pemilihan bahan habis pakai, suhu antar proses) menentukan keberhasilan. Selalu kualifikasikan spesifikasi prosedur pengelasan (WPS) dengan pengujian yang sesuai untuk perakitan kritis.
6. Korosi dan Perlindungan Permukaan
- Grade ini adalah baja rendah karbon non-stainless; ketahanan korosi adalah tipikal dari baja karbon biasa.
- Strategi perlindungan permukaan:
- Galvanisasi celup panas, elektrogalvanisasi, dan perlakuan awal diikuti dengan cat atau pelapisan bubuk adalah perlindungan utama untuk lingkungan atmosfer dan korosif ringan.
- Untuk lingkungan yang memerlukan ketahanan korosi yang lebih baik, pertimbangkan pelapisan konversi, pelapisan dupleks, atau beralih ke keluarga baja stainless—PREN tidak berlaku di sini karena ini bukan grade stainless.
- Ketika penambahan kromia atau nikel ada pada tingkat jejak (varian SGCD2), mereka tidak secara signifikan mengubah ketahanan korosi atmosfer dibandingkan dengan sistem perlindungan standar.
7. Fabrikasi, Kemampuan Mesin, dan Kemampuan Pembentukan
- Kemampuan pembentukan:
- SGCD1: Dioptimalkan untuk penarikan dalam yang dalam, pembentukan regangan, dan pembengkokan radius ketat. Karbon yang lebih rendah dan morfologi inklusi yang terkontrol memberikan rasio perluasan lubang yang superior dan mengurangi variabilitas pemulihan.
- SGCD2: Lebih baik untuk aplikasi yang memerlukan kekuatan yang lebih tinggi setelah pembentukan; kemampuan pembentukan dapat diterima untuk penarikan sedang tetapi terbatas untuk deformasi ekstrem.
- Kemampuan mesin:
- Keduanya relatif dapat diproses ketika dinormalisasi atau dalam kondisi lembut yang disuplai; SGCD2 mungkin menunjukkan sedikit keausan alat yang lebih tinggi karena peningkatan pearlite atau presipitat mikro paduan.
- Penyelesaian:
- Kondisi permukaan penting untuk adhesi pelapisan dan penyelesaian cat—spesifikasikan pengasaman, fosfatasi, atau pembersihan yang sesuai untuk proses hilir.
8. Aplikasi Tipikal
| SGCD1 (penggunaan tipikal) | SGCD2 (penggunaan tipikal) |
|---|---|
| Panel dalam otomotif yang ditarik dalam, cangkang peralatan, bagian yang dicetak kompleks yang memerlukan regangan tinggi | Penekanan struktural, braket penguat, bagian yang dibentuk yang memerlukan kekuatan hasil yang lebih tinggi atau perlakuan panas pasca pembentukan yang terbatas |
| Tabung dan bagian yang memerlukan kelenturan yang baik | Komponen penahan beban yang dibentuk dingin, poros tugas menengah (setelah perlakuan panas) |
| Produk konsumen di mana penyelesaian permukaan dan kemampuan pembentukan adalah prioritas | Bagian yang memerlukan pemangkasan, pemesinan sedang, dan rasio kekuatan terhadap berat yang lebih tinggi dalam batas baja karbon |
Rasional pemilihan: - Gunakan SGCD1 ketika proses manufaktur mencakup penarikan yang parah, perluasan lubang, atau ketika meminimalkan retakan pembentukan sangat penting. - Gunakan SGCD2 ketika bagian akhir memerlukan kekuatan yang lebih tinggi atau kinerja yang lebih baik setelah pemrosesan termal dan ketika operasi pembentukan sedang.
9. Biaya dan Ketersediaan
- Biaya relatif:
- SGCD1 umumnya kompetitif dalam biaya karena kandungan paduan yang lebih rendah dan persyaratan pemrosesan yang lebih sederhana.
- SGCD2 mungkin memiliki premi yang moderat jika mikro paduan atau pemrosesan tambahan (misalnya, penggulungan terkontrol, tempering) digunakan.
- Ketersediaan:
- Kedua grade umumnya tersedia dalam lembaran yang dilas dingin, strip, dan kadang-kadang koil yang diasamkan dan dilumasi dari pabrik regional. Bentuk produk (toleransi, ketebalan, penyelesaian permukaan) bervariasi menurut pabrik dan wilayah; waktu tunggu untuk temper yang khusus atau kondisi permukaan ultraclean dapat lebih lama.
10. Ringkasan dan Rekomendasi
| Karakteristik | SGCD1 | SGCD2 |
|---|---|---|
| Kemampuan pengelasan | Lebih baik (karbon lebih rendah, CE lebih rendah) | Baik hingga bersyarat (CE lebih tinggi, mungkin perlu pemanasan awal) |
| Keseimbangan Kekuatan–Ketangguhan | Memprioritaskan ketangguhan dan duktalitas | Memprioritaskan kekuatan yang lebih tinggi dengan ketangguhan yang wajar |
| Biaya | Lebih rendah | Sedikit lebih tinggi (tergantung pada mikro paduan/proses) |
Rekomendasi: - Pilih SGCD1 jika bagian Anda memerlukan kemampuan pembentukan dingin yang tinggi, penarikan dalam yang dalam, perluasan lubang yang sangat baik, dan prosedur pengelasan yang sederhana. Ini sangat cocok untuk panel dengan ketebalan tipis, cangkang peralatan konsumen, dan komponen di mana penyelesaian permukaan dan duktalitas mendominasi penggerak desain. - Pilih SGCD2 jika aplikasi Anda memerlukan kekuatan yang lebih tinggi setelah pembentukan, kapasitas menahan beban yang lebih baik, atau opsi untuk pengerasan/tempering pasca pembentukan. SGCD2 cocok untuk braket struktural yang dibentuk, komponen yang terkena stres lebih tinggi dalam layanan, atau di mana diperlukan kekuatan yang lebih tinggi tanpa berpindah ke kelas paduan yang lebih berat.
Catatan akhir: Rentang dan perilaku yang dirangkum di sini adalah representatif. Karena nomenklatur, batas komposisi, dan rute proses bervariasi menurut pabrik, selalu minta sertifikat uji pabrik (MTC), konfirmasi standar yang berlaku, dan lakukan percobaan pembentukan/pengelasan untuk komponen kritis sebelum dirilis ke produksi.