SPCC-1B vs SPCC-1D – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Pengenalan
SPCC-1B dan SPCC-1D adalah varian dari baja karbon komersial yang dilapisi dingin yang ditunjuk oleh JIS (SPCC di bawah JIS G3141) yang digunakan di berbagai bidang fabrikasi, peralatan, panel dalam otomotif, dan bagian rekayasa umum. Insinyur, manajer pengadaan, dan perencana manufaktur biasanya berjuang dengan pilihan antara keduanya karena pemilihan sering kali lebih bergantung pada kondisi permukaan, penyelesaian hilir, dan kompatibilitas proses — misalnya, memilih antara penampilan permukaan yang superior versus permukaan yang dioptimalkan untuk adhesi pelapisan atau pembentukan.
Perbedaan praktis utama antara kedua grade terletak pada kondisi permukaan dan penyelesaian setelah pelapisan dingin dan annealing. Karena keduanya adalah bahan dasar yang sama secara kimia dan metalurgi, desainer biasanya memilih dengan mencocokkan keadaan permukaan dengan persyaratan fungsional dan estetika bagian: misalnya, panel yang terlihat, adhesi cat atau pelapisan, atau komponen struktural yang sensitif terhadap biaya di mana penampilan akhir adalah sekunder.
1. Standar dan Penunjukan
- Standar utama: JIS G3141 — Lembaran dan strip baja karbon yang dikurangi dingin (kualitas komersial), yang mendefinisikan SPCC.
- Klasifikasi: SPCC adalah baja karbon rendah yang dilapisi dingin (baja karbon kualitas komersial).
- Keluarga produk yang dapat dibandingkan secara kasar (hanya untuk referensi silang — kesetaraan langsung satu-ke-satu tidak dijamin):
- EN: baja non-paduan yang dilapisi dingin (misalnya, seri EN 10130 seperti DC01/DC03)
- ASTM/ASME: baja komersial yang dilapisi dingin sering dibeli berdasarkan deskripsi produk ASTM A1008 / A611; namun, rincian spesifikasi dan kriteria penerimaan berbeda.
- GB: standar Cina untuk baja komersial yang dilapisi dingin serupa dalam aplikasi tetapi memerlukan perbandingan standar langsung untuk pengadaan.
Catatan: Selalu rujuk edisi standar spesifik dan sertifikasi pabrik saat menentukan bahan untuk bagian kritis.
2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan
| Elemen | Tipikal (wt%) untuk keluarga SPCC |
|---|---|
| C (Karbon) | Rendah; maksimum tipikal di kisaran rendah 0.1% |
| Mn (Mangan) | Penambahan kecil untuk membantu kekuatan dan kemampuan pengerasan; biasanya di kisaran 0.1–0.6% |
| Si (Silikon) | Rendah; sering ≤~0.3% sebagai deoksidator |
| P (Fosfor) | Kotoran residu; kontrol untuk kemampuan dibentuk (maksimum tipikal ~0.03–0.05%) |
| S (Belerang) | Tingkat rendah yang terkontrol untuk duktilitas; dapat mencapai ~0.03–0.05% |
| Cr, Ni, Mo, V, Nb, Ti, B | Tidak ditambahkan secara sengaja dalam SPCC komersial; biasanya hanya hadir sebagai residu pada tingkat jejak |
| N (Nitrogen) | Residu; biasanya sangat rendah |
Keterangan: - SPCC diformulasikan sebagai baja komersial rendah karbon, rendah paduan. Strategi paduan menekankan kemampuan dibentuk dan respons pelapisan dingin yang konsisten daripada kekuatan dari penambahan paduan. - Jumlah kecil Mn dan Si digunakan terutama untuk deoksidasi dan untuk mencapai kekuatan dan kemampuan tarik yang moderat. Elemen paduan dengan kemampuan pengerasan tinggi sengaja tidak ada, yang mendukung kemampuan dibentuk dingin yang baik dan pengelasan yang sederhana tanpa pemanasan awal khusus dalam banyak kasus.
3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas
- Mikrostruktur tipikal: Untuk SPCC-1B dan SPCC-1D, mikrostruktur yang diproses adalah ferit dengan jumlah kecil perlit di mana karbon dan mangan memungkinkan. Kondisi pelapisan dingin akan menunjukkan struktur ferit yang terdeformasi yang menjadi lebih ekuiax setelah annealing.
- Proses standar: Pelapisan dingin diikuti oleh annealing kontinu atau batch (annealing rekristalisasi) untuk memulihkan duktilitas dan mengontrol kualitas permukaan.
- Respons perlakuan panas:
- Normalisasi/pendinginan & tempering bukanlah jalur tipikal untuk SPCC karena komposisi kimia kurang paduan yang diperlukan untuk kemampuan pengerasan yang signifikan; mencoba untuk mengeraskan dengan pendinginan menghasilkan peningkatan kekuatan yang terbatas dan berisiko distorsi.
- Annealing rekristalisasi (anneal lunak) adalah perlakuan panas umum untuk mengoptimalkan kemampuan dibentuk dan untuk menghasilkan sifat temper atau permukaan yang diinginkan.
- Proses pengendalian termo-mekanis (TMCP) tidak tipikal untuk SPCC grade komersial; untuk baja yang dilapisi dingin dengan kekuatan lebih tinggi, TMCP atau kimia mikro-paduan digunakan sebagai gantinya.
4. Sifat Mekanis
| Sifat | Kisaran Tipikal / Catatan (keluarga SPCC) |
|---|---|
| Kekuatan tarik (Rm) | Sekitar 270–410 MPa tergantung pada temper dan ketebalan |
| Kekuatan luluh (0.2% bukti) | Umumnya di sekitar ~205 MPa (bervariasi dengan temper) |
| Peregangan (A80 atau A10) | Biasanya ≥ 20–30% tergantung pada ketebalan dan annealing |
| Kekerasan dampak | Bukan spesifikasi utama untuk SPCC; ketahanan suhu ruangan memadai untuk penggunaan umum tetapi tidak dijamin untuk layanan suhu rendah |
| Kekerasan | Relatif rendah (nilai Brinell atau Rockwell tipikal sesuai dengan kisaran baja lunak) |
Interpretasi: - Sifat mekanis bulk untuk SPCC-1B dan SPCC-1D pada dasarnya sama karena mereka berbagi kimia dan kelas perlakuan panas yang sama. Perbedaan dalam kinerja yang diukur biasanya disebabkan oleh ketebalan, temper (derajat kerja dingin yang tersisa setelah skin-pass), dan pemrosesan permukaan lokal daripada pada sufiks grade. - Jika kekuatan lebih tinggi atau ketahanan yang lebih baik diperlukan, grade yang berbeda (baja yang dilapisi dingin yang diperkuat atau mikro-paduan) harus ditentukan.
5. Kemampuan Las
Kemampuan las menguntungkan untuk baja komersial rendah karbon seperti SPCC berkat setara karbon yang rendah dan paduan minimal. Dua indeks empiris yang umum digunakan untuk kemampuan las adalah setara karbon IIW dan Pcm dari International Institute of Welding.
Contoh: - $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$
Interpretasi kualitatif: - Karena tingkat karbon dan paduan rendah dalam baja SPCC, baik nilai $CE_{IIW}$ dan $P_{cm}$ biasanya rendah, menunjukkan kemampuan las yang baik untuk tujuan umum dengan proses umum (MIG, MAG, TIG, pengelasan resistensi). - Poin praktis kunci: - Pemanasan awal dan perlakuan panas pasca-las umumnya tidak diperlukan untuk bagian SPCC lembaran tipis, tetapi harus dipertimbangkan untuk rakitan tebal atau di mana pengekangan signifikan atau geometri kompleks dapat menyebabkan distorsi atau risiko retak. - Penyelesaian permukaan dan pelapisan (misalnya, galvanisasi atau film minyak) mempengaruhi kualitas las dan mungkin memerlukan pembersihan sebelum pengelasan. - Saat mengelas lembaran yang dilapisi atau logam yang berbeda, sesuaikan parameter untuk keberadaan pelapisan dan kontak listrik.
6. Korosi dan Perlindungan Permukaan
- SPCC adalah baja karbon rendah yang tidak tahan karat; ketahanan korosi adalah sedang dan bergantung pada pelapisan pelindung.
- Skema perlindungan umum:
- Galvanisasi celup panas (pelapisan seng) untuk paparan cuaca.
- Elektrogalvanisasi untuk lapisan seng yang tipis dan seragam ketika penampilan dan adhesi cat diperlukan.
- Pelapisan organik: primer dan cat untuk perlindungan dekoratif dan korosi.
- Pelapisan konversi (fosfatasi) untuk meningkatkan adhesi cat.
- Indeks khusus stainless seperti PREN tidak berlaku untuk SPCC karena tingkat kromium, molibdenum, dan nitrogen tidak mencukupi untuk memberikan perilaku stainless:
- Contoh rumus PREN (untuk paduan stainless): $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
- Untuk grade SPCC, PREN tidak berarti; perlindungan korosi harus disediakan oleh pelapisan eksternal.
- Dampak kondisi permukaan: Kondisi permukaan 1B vs 1D mengubah cara pelapisan menempel dan bagaimana penyelesaian selanjutnya (elektroplating, pengecatan, pengikatan) berfungsi. Kekasaran permukaan, oksida residu, dan keberadaan pelumas/minyak semuanya mempengaruhi proses pelapisan.
7. Fabrikasi, Kemampuan Mesin, dan Kemampuan Dibentuk
- Kemampuan dibentuk: Grade SPCC dipilih untuk kinerja pembentukan dingin dan penarikan dalam yang baik. Kandungan karbon rendah dan kondisi annealed memberikan duktilitas yang sangat baik.
- Pembengkokan dan penempaan: Baik bahan dasar 1B maupun 1D akan berfungsi serupa dalam operasi pembengkokan dan penempaan; namun, penyelesaian permukaan spesifik dapat mempengaruhi perilaku pemisahan dalam pemangkasan dan hasil visual pada jari-jari bengkok.
- Kemampuan mesin: Baja lunak yang dilapisi dingin mudah dikerjakan dengan alat standar; desain komponen harus mencerminkan kecepatan umpan baja lunak yang tipikal dan geometri alat.
- Penyelesaian permukaan: SPCC-1B (penyelesaian yang lebih halus) cenderung memerlukan lebih sedikit pemolesan pasca-proses untuk bagian yang terlihat; SPCC-1D (kurang dipoles atau perlakuan permukaan yang berbeda) mungkin menerima atau bahkan mendorong adhesi yang lebih baik untuk cat dan pelapisan konversi tertentu.
- Catatan tentang pelumas dan pendingin: Residu perlakuan permukaan (minyak, lapisan pasivasi) harus dihapus atau dikendalikan untuk memastikan hasil pembentukan, pelapisan, dan pengelasan yang konsisten.
8. Aplikasi Tipikal
| Penggunaan Tipikal SPCC-1B | Penggunaan Tipikal SPCC-1D |
|---|---|
| Panel peralatan yang terlihat, bingkai elektronik konsumen, bagian lembaran dekoratif di mana permukaan yang halus dan menarik diprioritaskan | Panel struktural internal, komponen sasis yang tidak terlihat, bagian yang dimaksudkan untuk pelapisan yang kuat di mana kekasaran permukaan dapat diterima |
| Komponen yang akan dilapisi elektro atau dicat dan memerlukan persiapan permukaan minimal | Stamping dan komponen yang sensitif terhadap biaya di mana penampilan akhir adalah sekunder tetapi adhesi pelapisan diperlukan |
| Bagian dingin yang dibentuk dengan ketebalan ringan di mana penyelesaian akhir harus memenuhi standar estetika OEM | Komponen industri, braket, dan bagian yang mengalami pembentukan berat dan pembersihan/pelapisan sekunder |
Rasional pemilihan: - Pilih varian yang keadaan permukaannya mengoptimalkan proses penyelesaian hilir: penampilan kosmetik, adhesi cat/pelapisan, atau ekonomi langkah penyelesaian.
9. Biaya dan Ketersediaan
- Biaya: Perbedaan biaya material antara 1B dan 1D umumnya kecil karena kimia baja dasar dan fasilitas produksi adalah sama; setiap premi harga didorong oleh langkah pemrosesan permukaan tambahan, penyortiran kualitas, atau kriteria penerimaan permukaan yang lebih ketat.
- Ketersediaan: Kedua varian umumnya diproduksi dan disimpan oleh pabrik dan distributor di daerah di mana produk JIS adalah standar; ketersediaan lokal tergantung pada permintaan pasar dan inventaris distributor.
- Bentuk produk: Lembaran, koil, dan blanko potong-panjang adalah standar. Waktu tunggu untuk kondisi permukaan tertentu mungkin lebih lama jika pabrik harus melakukan annealing tambahan atau perlakuan permukaan untuk memenuhi spesifikasi 1B atau 1D.
10. Ringkasan dan Rekomendasi
| Atribut | SPCC-1B | SPCC-1D |
|---|---|---|
| Kemampuan Las | Luar biasa (sama dengan keluarga SPCC) | Luar biasa (sama dengan keluarga SPCC) |
| Kekuatan–Ketahanan | Setara (baja dasar yang sama) | Setara (baja dasar yang sama) |
| Biaya (relatif) | Sedikit lebih tinggi jika pemrosesan permukaan tambahan diterapkan | Sedikit lebih rendah jika pemrosesan permukaan lebih sedikit diterapkan |
| Permukaan/Penampilan | Penyelesaian permukaan yang lebih halus/lebih halus cocok untuk bagian yang terlihat | Permukaan yang lebih kasar/diperlakukan disesuaikan untuk adhesi pelapisan dan pembentukan |
Kesimpulan dan panduan praktis: - Pilih SPCC-1B jika Anda memerlukan permukaan dingin yang dilapisi yang lebih halus dan berkualitas tinggi untuk bagian yang terlihat, untuk pemrosesan pasca yang minimal untuk mencapai penampilan akhir, atau ketika elektroplating/penyelesaian cat memerlukan penyelesaian awal yang lebih halus. - Pilih SPCC-1D jika penampilan adalah sekunder, jika perlakuan permukaan mendorong adhesi yang lebih baik untuk pelapisan tertentu, atau saat memprioritaskan biaya unit yang lebih rendah dan pembentukan yang kuat di mana penyelesaian kosmetik yang lebih halus tidak diperlukan.
Catatan akhir: SPCC-1B dan SPCC-1D memiliki kimia dan kemampuan mekanis yang sama; keputusan ini terutama adalah tentang rekayasa permukaan. Untuk spesifikasi dan pengadaan, rujuk edisi JIS G3141 yang tepat, minta sertifikat uji pabrik, dan tentukan penyelesaian permukaan serta kriteria penerimaan (goresan, pengasaman, pelumasan, kekasaran) dalam dokumen pengadaan untuk menghindari ambiguitas.