SPCC vs SPCD – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi

Pendahuluan

SPCC dan SPCD adalah dua kelas baja karbon dingin yang banyak digunakan yang ditentukan untuk produk lembaran dan strip. Insinyur, manajer pengadaan, dan perencana manufaktur sering menghadapi dilema pemilihan antara kelas-kelas ini saat merancang untuk stamping, penarikan dalam, dan operasi logam lembaran lainnya: apakah desain harus mengutamakan kekuatan yang sedikit lebih tinggi dan utilitas umum (biaya dan ketersediaan), atau memprioritaskan formabilitas yang lebih baik untuk bagian yang ditarik ketat? Perbandingan ini bergantung pada niat produksi—SPCC adalah baja komersial dingin serbaguna, sementara SPCD diformulasikan dengan penekanan pada peningkatan formabilitas untuk operasi penarikan. Perbedaan fungsional inilah yang membuat keduanya sering dibandingkan dalam keputusan alat, stamping, dan panel bodi otomotif.

1. Standar dan Penunjukan

• JIS: SPCC dan SPCD adalah kelas baja karbon yang direduksi dingin yang ditunjuk JIS (umumnya dirujuk dalam JIS G3141 untuk lembaran dan strip yang direduksi dingin).
• EN: Keluarga produk yang setara dicakup oleh EN 10130 (baja non-paduan yang dilaminasi dingin), dengan kelas DC tertentu (DC01–DC05) yang dipetakan ke berbagai kelas JIS berdasarkan aplikasi daripada kimia yang tepat.
• ASTM/ASME: Keluarga yang sebanding termasuk ASTM A1008 / A366 (baja lunak yang dilaminasi dingin) yang digunakan untuk tugas pembentukan dingin yang serupa.
• GB (Cina): Standar GB/T mencakup baja non-paduan yang dilaminasi dingin dengan penunjukan yang analog dalam aplikasi tetapi tidak identik dalam penamaan.
• Klasifikasi: Baik SPCC maupun SPCD adalah baja karbon rendah, non-paduan yang dimaksudkan untuk pembentukan dingin. Mereka bukan baja paduan, stainless, alat, atau HSLA.

2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan

Kedua SPCC dan SPCD secara sengaja adalah baja paduan rendah, karbon rendah. SPCD diproduksi dengan kimia dan proses pabrik yang disesuaikan untuk meningkatkan kemampuan tarik (karbon efektif lebih rendah dan kontrol yang lebih ketat terhadap kotoran/elemen terlarut), sementara SPCC memberikan sifat yang seimbang untuk stamping umum.

Tabel: perbandingan kualitatif kehadiran elemen dan perannya

Bagaimana paduan mempengaruhi sifat - Karbon dan mangan terutama mempengaruhi kekuatan dan kemampuan pengerasan. Karbon yang lebih rendah meningkatkan duktilitas dan formabilitas tetapi mengurangi kekuatan saat digulung. - Silikon dan mangan bertindak sebagai deoksidator; tingkat mereka mempengaruhi kualitas permukaan dan keseimbangan mekanis. - Belerang dan fosfor adalah kotoran yang membuat rapuh atau mengurangi duktilitas ketika meningkat; SPCD biasanya memiliki kontrol yang lebih ketat untuk penarikan dalam. - Mikro-paduan bukanlah strategi yang umum untuk kelas-kelas ini; keduanya bergantung pada kerja dingin, anil, dan kontrol proses daripada penambahan paduan untuk mencapai sifat target.

3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas

Mikrostruktur di bawah pemrosesan standar: - Kedua kelas dalam kondisi anil/dilaminasi lunak didominasi oleh ferit dengan pulau pearlit yang terbatas (struktur ferit-pearlit karbon rendah). SPCD sering memiliki fraksi pearlit yang lebih rendah karena karbon yang dikurangi dan pendinginan yang terkontrol, menghasilkan matriks feritik yang lebih seragam dan halus yang mendukung duktilitas. - Dilaminasi dingin memperkenalkan regangan dan kepadatan dislokasi yang kemudian diringankan dan direkristalisasi melalui anil. Jadwal anil (suhu dan waktu tahan) dipilih untuk menyeimbangkan ukuran butir, kekuatan hasil, dan kualitas permukaan.

Respons perlakuan panas: - Ini tidak dapat diperlakukan panas dalam arti baja yang dikuatkan dan dikeraskan; mereka tidak merespons pengerasan melalui transformasi martensitik karena karbon yang rendah dan kurangnya elemen paduan yang meningkatkan kemampuan pengerasan. - Rute pemrosesan yang disesuaikan untuk meningkatkan sifat adalah: - Anil rekristalisasi (untuk mengembalikan duktilitas setelah kerja dingin). - Anil kontinu atau anil batch untuk menghasilkan skala permukaan dan keseimbangan mekanis yang berbeda. - Untuk bentuk produk penarikan dalam yang khusus, kontrol proses yang ketat (pengurangan dilaminasi dingin, anil yang tepat, dan penyelesaian skin-pass) menghasilkan mikrostruktur dan keseimbangan mekanis yang diinginkan. - Pemrosesan termo-mekanis terbatas karena kandungan paduan yang rendah; perbedaan sifat mekanis dicapai terutama melalui kerja dingin dan kondisi anil.

4. Sifat Mekanis

Tabel: deskriptor sifat mekanis perbandingan

Penjelasan - SPCD biasanya memberikan formabilitas yang lebih baik (perpanjangan total dan seragam yang lebih tinggi) dengan biaya kekuatan hasil/kekuatan tarik yang sedikit lebih rendah dibandingkan SPCC. Untuk komponen yang dicetak yang membutuhkan jari-jari ketat dan kedalaman penarikan yang tinggi, SPCD memberikan lebih sedikit robekan dan earing yang lebih rendah. - Sifat mekanis kedua kelas bervariasi berdasarkan temper koil (sepenuhnya anil vs. skin-pass), ketebalan, dan pemrosesan spesifik pemasok.

5. Kemampuan Las

Kedua SPCC dan SPCD menawarkan kemampuan las yang baik relatif terhadap baja karbon yang lebih tinggi karena setara karbon rendah dan kandungan paduan minimal. Pertimbangan kemampuan las: - Kandungan karbon dan residu paduan menentukan kerentanan terhadap pengerasan HAZ dan retak dingin; kedua kelas adalah karbon rendah, mengurangi risiko ini. - Kontribusi pengerasan/kekuatan dari Mn dan elemen lainnya rendah dalam kelas-kelas ini.

Indeks kemampuan las yang berguna (hanya interpretasi kualitatif): - Setara karbon (IIW): $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ Lebih rendah $CE_{IIW}$ menunjukkan pra-panas/pasca-panas yang lebih sederhana dan risiko retak yang lebih rendah. Baik SPCC maupun SPCD diharapkan memiliki nilai rendah. - Indeks Pcm: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$ Lebih rendah $P_{cm}$ menunjukkan kemampuan las yang lebih mudah dan kebutuhan yang lebih rendah untuk prosedur las khusus. Sekali lagi, kedua kelas harus mendapatkan nilai yang baik.

Panduan praktis: - Pra-panas jarang diperlukan untuk material ketebalan lembaran dari kedua kelas untuk las pendek yang umum; bagian yang lebih tebal atau rakitan dengan ketahanan tinggi mungkin masih memerlukan kualifikasi prosedur las. - Manajemen stres residu dan distorsi adalah perhatian umum—gunakan fixture yang sesuai dan urutan las titik dalam pekerjaan perakitan.

6. Korosi dan Perlindungan Permukaan

• Baik SPCC maupun SPCD bukanlah stainless; ketahanan korosi adalah tipikal baja karbon yang tidak dipaduan dan memerlukan pelapisan pelindung untuk kinerja jangka panjang.
• Strategi perlindungan umum: galvanisasi celup panas, galvanisasi elektro, fosfatasi diikuti dengan cat, pelapisan koil, atau pelapisan mekanis.
• Ketika metrik stainless atau ketahanan korosi seperti PREN penting, indeks tersebut tidak berlaku untuk baja karbon ini. Sebagai referensi, PREN adalah: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ Ini hanya relevan untuk paduan stainless, bukan SPCC/SPCD. Pilih galvanisasi atau pelapisan organik untuk mencapai daya tahan lingkungan.

7. Fabrikasi, Kemudahan Mesin, dan Formabilitas

• Pemotongan: keduanya memotong dengan baik menggunakan proses pemotongan standar dan laser; kekuatan hasil SPCD yang lebih rendah dapat mengurangi ukuran burr untuk ketebalan tertentu.
• Pembengkokan/pembentukan: SPCD mengungguli SPCC dalam penarikan dalam dan pembentukan berat karena duktilitas yang lebih tinggi dan kontrol yang lebih baik terhadap cacat pembentukan (kerutan, necking). SPCC dapat diterima untuk stamping umum, penarikan ringan, dan hem.
• Kemudahan mesin: sebagai baja karbon rendah, keduanya dapat diproses dengan cara yang serupa; penyelesaian permukaan yang dilaminasi dingin dapat mempengaruhi keausan alat dan getaran—pilih alat dan parameter pemotongan yang sesuai.
• Penyelesaian permukaan dan daya rekat pelapisan: SPCD dan SPCC keduanya tersedia dalam penyelesaian anil cerah dan berminyak; permukaan yang lebih bersih dan skala oksida yang konsisten pada SPCD dapat meningkatkan daya rekat cat dan pelapisan dalam penggunaan otomotif.

8. Aplikasi Tipikal

Alasan pemilihan: - Pilih SPCC ketika bagian memerlukan kekuatan yang seimbang, ekonomi, dan kemampuan stamping umum tanpa persyaratan penarikan yang ekstrem. - Pilih SPCD ketika bagian memiliki penarikan dalam, jari-jari ketat, atau bentuk kompleks di mana duktilitas maksimum dan deformasi seragam sangat penting.

9. Biaya dan Ketersediaan

• Kedua kelas adalah barang stok umum dalam bentuk koil, lembaran, dan potongan. SPCC cenderung lebih banyak tersedia sebagai kelas baja dingin serbaguna dan dapat sedikit lebih murah karena permintaan yang lebih luas dan aliran inventaris yang lebih sederhana.
• SPCD mungkin memiliki sedikit premium untuk koil penarikan dalam tertentu atau produk dengan kontrol proses yang lebih ketat. Ketersediaan umumnya baik di daerah dengan rantai pasokan otomotif dan peralatan; waktu pengiriman bervariasi berdasarkan pabrik dan opsi pelapisan.

10. Ringkasan dan Rekomendasi

Tabel ringkasan

Rekomendasi - Pilih SPCC jika Anda memerlukan lembaran dingin serbaguna yang hemat biaya untuk pembentukan, stamping, dan rakitan las sedang di mana kekuatan yang sedikit lebih tinggi dan ketersediaan yang luas adalah prioritas. - Pilih SPCD jika bagian Anda memerlukan kinerja penarikan dalam yang unggul, perpanjangan seragam yang lebih tinggi, dan risiko terendah dari cacat penarikan (robekan, necking) — tipikal untuk komponen otomotif atau peralatan yang ditarik dalam.

Catatan akhir: pemilihan kelas yang tepat harus divalidasi dengan lembar data pemasok dan percobaan prototipe. Sifat mekanis, penyelesaian permukaan, dan kemampuan pelapisan tergantung pada praktik pabrik, siklus anil, dan penunjukan temper spesifik; selalu tentukan temper/anil dan perlakuan permukaan yang diperlukan dalam pengadaan untuk memastikan hasil produksi yang dapat diulang.