SPCC vs SPCE – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Pengenalan
SPCC dan SPCE adalah dua jenis baja karbon yang dilapisi dingin yang ditunjuk oleh JIS yang banyak digunakan dan sering ditentukan dalam bentuk lembaran dan gulungan untuk pekerjaan manufaktur, otomotif, peralatan, dan fabrikasi umum. Insinyur, manajer pengadaan, dan perencana manufaktur sering mempertimbangkan trade-off antara biaya, kemampuan dibentuk, dan kekuatan saat memilih di antara keduanya: SPCC adalah baja berkualitas komersial yang dilapisi dingin untuk tujuan umum, sementara SPCE dirancang untuk kinerja penarikan dalam yang lebih baik dan ketangguhan yang lebih tinggi. Perbedaan utama terletak pada perilaku mekanis yang terkait dengan kinerja tarik dan pembentukan — SPCE dioptimalkan untuk kemampuan regangan dan perpanjangan yang seragam, sedangkan SPCC dioptimalkan untuk produksi yang ekonomis dan kekuatan yang moderat. Karena keduanya adalah baja karbon yang dilapisi dingin dan rendah paduan, mereka biasanya dibandingkan selama pemilihan material untuk pembentukan lembaran logam, stamping, dan rakitan yang dilas.
1. Standar dan Penunjukan
- JIS: Penunjukan utama tempat kedua grade berasal
- SPCC — Lembaran dan strip baja berkualitas komersial yang dilapisi dingin (JIS G3141)
- SPCE — Lembaran dan strip baja penarikan dalam yang dilapisi dingin (JIS G3141)
- Padanan internasional/padanan dekat (berdasarkan fungsi, bukan kecocokan kimia satu-ke-satu langsung):
- EN/ISO: baja lembut yang dilapisi dingin (misalnya, keluarga tipe DC01/DC03)
- ASTM/ASME: secara umum sebanding dengan baja karbon rendah yang dilapisi dingin (misalnya, keluarga A366/A611 untuk baja komersial; kesetaraan aktual memerlukan MTC pemasok)
- GB (Cina): penunjukan komersial dan penarikan dalam yang serupa ada tetapi periksa persyaratan kimia/mikrostruktur yang tepat
- Klasifikasi: Baik SPCC maupun SPCE adalah baja karbon yang dilapisi dingin dengan karbon rendah (bukan baja paduan, bukan stainless, dan bukan HSLA).
2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan
Tabel: Kehadiran relatif elemen paduan dan kotoran (kualitatif; verifikasi sertifikat uji pabrik untuk nilai yang tepat).
| Elemen | SPCC (dilapisi dingin komersial) | SPCE (dilapisi dingin penarikan dalam) | Catatan |
|---|---|---|---|
| C (Karbon) | Sedang (lebih tinggi dari SPCE) | Lebih rendah (karbon dikurangi untuk meningkatkan ketangguhan) | C mengontrol kekuatan dan kemampuan pengerasan; C yang lebih rendah meningkatkan kemampuan dibentuk. |
| Mn (Mangan) | Terkontrol (kekuatan dan deoksidasi) | Terkontrol (tingkat serupa; dioptimalkan untuk ketangguhan) | Mn memberikan kekuatan tetapi Mn yang berlebihan meningkatkan kemampuan pengerasan. |
| Si (Silikon) | Rendah (deoksidasi) | Rendah (dijaga rendah untuk membantu kemampuan ditarik) | Si sebagian besar berfungsi sebagai deoksidator; Si yang tinggi dapat mengurangi kualitas permukaan. |
| P (Fosfor) | Jejak (dijaga minimal) | Jejak (dijaga minimal) | P meningkatkan kekuatan tetapi dapat mengurangi ketangguhan dan menyebabkan kerapuhan. |
| S (Belerang) | Jejak (terkendali; mungkin sedikit lebih tinggi untuk grade yang dapat diproses) | Jejak (dijaga rendah untuk kemampuan dibentuk) | S meningkatkan kemampuan pemesinan tetapi merusak kemampuan ditarik dan kualitas permukaan. |
| Cr, Ni, Mo, V, Nb, Ti, B | Umumnya tidak ada atau hanya ada sebagai mikro paduan jejak | Umumnya tidak ada atau mikro paduan jejak | Ini bukan elemen paduan karakteristik untuk SPCC/SPCE; beberapa pemasok mungkin menambahkan elemen jejak untuk aplikasi tertentu. |
| N (Nitrogen) | Jejak | Jejak | Nitrogen biasanya dikontrol untuk menghindari kerapuhan; bukan fitur desain di sini. |
Strategi paduan: Kedua grade menggunakan kandungan paduan keseluruhan yang rendah. Penekanan untuk SPCE adalah pada pengurangan karbon dan kontrol yang lebih ketat terhadap P/S untuk memaksimalkan perpanjangan yang seragam dan menghindari cacat permukaan selama penarikan dalam. SPCC memungkinkan karbon sedikit lebih tinggi dan toleransi kotoran yang lebih longgar sesuai dengan penggunaan komersial umum dan biaya yang lebih rendah.
3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas
- Mikrostruktur khas:
- Kedua SPCC dan SPCE diproduksi dengan cara dilapisi dingin diikuti dengan anil. Mikrostruktur dominan setelah anil yang tepat adalah ferritik dengan fraksi pearlit yang rendah atau kondisi pelepasan stres tergantung pada pemrosesan.
- SPCE, karena karbon yang lebih rendah dan siklus anil yang dioptimalkan, cenderung memiliki struktur butir ferrit yang lebih seragam dan ekuiaxial dengan lebih sedikit fase keras, mendukung kemampuan regangan yang lebih baik dan mengurangi kecenderungan untuk penipisan lokal.
- Respons perlakuan panas dan pemrosesan:
- Anil (anil rekristalisasi) adalah perlakuan standar untuk kedua grade untuk mengembalikan ketangguhan setelah pengurangan dingin. Suhu dan waktu anil dipilih untuk mencapai ukuran butir yang diinginkan dan untuk mengurangi pengerasan kerja.
- Pemrosesan termo-mekanis dan anil atmosfer terkontrol digunakan oleh beberapa pabrik untuk memperhalus tekstur dan meningkatkan sifat penarikan dalam, terutama untuk SPCE.
- Pendinginan dan perlakuan temper atau pengerasan tidak umum untuk grade ini karena mereka adalah baja karbon rendah yang dilapisi dingin yang ditujukan untuk aplikasi lembaran yang ductile daripada bagian struktural yang diperlakukan panas.
- Efek pemrosesan:
- Pengurangan dingin yang lebih tinggi meningkatkan kekuatan dengan pengerasan kerja; anil berikutnya mengembalikan ketangguhan. SPCE diproses untuk mencapai keseimbangan yang mendukung perpanjangan dan deformasi yang seragam daripada kekuatan tarik maksimum.
4. Sifat Mekanis
Tabel: Perbandingan kualitatif atribut mekanis umum (nilai spesifik bervariasi dengan temper, ketebalan, dan pemasok—konsultasikan MTC).
| Sifat | SPCC | SPCE | Implikasi praktis |
|---|---|---|---|
| Kekuatan Tarik | Sedang | Serupa atau sedikit lebih rendah | SPCC mungkin menunjukkan kekuatan tarik yang sedikit lebih tinggi pada temper yang sama karena C yang sedikit lebih tinggi atau respons pengerasan kerja. |
| Kekuatan Luluh | Sedang | Sedikit lebih rendah | Prioritas SPCE adalah kekuatan luluh yang lebih rendah untuk memungkinkan penarikan yang lebih dalam sebelum terjadinya deformasi lokal permanen. |
| Perpanjangan (Seragam dan Total) | Baik | Lebih tinggi (kemampuan ditarik yang lebih baik) | SPCE memberikan perpanjangan total dan seragam yang lebih baik—kritis untuk penarikan dalam dan stamping kompleks. |
| Kekerasan Dampak | Memadai untuk aplikasi lembaran | Memadai; serupa atau sedikit lebih baik pada suhu kamar | Keduanya ditujukan untuk pembentukan lembaran; tidak ada yang dioptimalkan untuk layanan dampak suhu rendah. |
| Kekerasan | Sedang (sedikit lebih tinggi) | Sedikit lebih rendah (lebih lunak) | Kekerasan berkorelasi dengan kekuatan; SPCE yang lebih lunak memungkinkan kemampuan dibentuk yang lebih baik. |
Interpretasi: SPCE dirancang untuk memberikan ketangguhan dan kemampuan regangan yang lebih baik dengan mengorbankan sedikit pengurangan dalam kekuatan dan kekerasan dibandingkan dengan SPCC. Untuk aplikasi yang memerlukan jari-jari penarikan yang lebih dalam, geometri kompleks, atau pengembalian yang minimal, SPCE biasanya lebih disukai. SPCC dipilih ketika biaya dan kekuatan yang memadai untuk pembentukan sederhana adalah perhatian utama.
5. Kemampuan Las
- Keterangan umum:
- Keduanya SPCC dan SPCE adalah baja karbon rendah dan secara luas dapat dilas dengan metode pengelasan fusi dan resistensi standar. Kandungan paduan yang rendah mengurangi risiko martensit keras yang tidak dipanaskan di zona yang terpengaruh panas (HAZ).
- Kemampuan las tergantung pada ukuran setara karbon dan pada keberadaan paduan/mikro paduan residu.
- Indeks setara karbon dan kemampuan las:
- Indeks yang umum digunakan untuk penilaian kualitatif kemampuan las adalah: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ Nilai $CE_{IIW}$ yang lebih rendah menunjukkan kemampuan las yang lebih baik dalam hal risiko retak dingin yang berkurang.
- Formula prediktif yang lebih rinci adalah: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$ $P_{cm}$ digunakan dalam beberapa standar untuk menilai persyaratan pemanasan awal dan kemampuan las.
- Interpretasi kualitatif:
- Karena SPCE biasanya memiliki karbon yang sedikit lebih rendah dan kotoran yang terkontrol ketat, ia sering menunjukkan kemampuan las yang sedikit lebih baik dalam hal kerentanan terhadap retak dingin dan kebutuhan untuk pemanasan awal. Dalam praktiknya, untuk aplikasi lembaran tipis dan proses pengelasan umum (MIG/MAG, TIG, pengelasan titik resistensi), kedua grade dapat dilas dengan baik tanpa tindakan pencegahan khusus, asalkan desain sambungan, penyesuaian, dan parameter pengelasan yang tepat digunakan.
- Untuk pengelasan multi-lapis dengan ketebalan berat, atau ketika elemen mikro paduan ada, evaluasi $CE_{IIW}$ dan $P_{cm}$ dan ikuti rekomendasi pemanasan awal/pemanasan setelahnya.
6. Korosi dan Perlindungan Permukaan
- Keduanya SPCC dan SPCE adalah baja karbon non-stainless; ketahanan korosi yang melekat terbatas. Strategi perlindungan yang umum:
- Galvanisasi celup panas (GI), galvanisasi elektro (EG), atau perlakuan awal dengan pelapis konversi sebelum pengecatan.
- Sistem cat (epoksi, poliester) dan pelapis bubuk untuk lingkungan atmosfer.
- OEM sering menentukan perlakuan permukaan (seng, pelapis organik) tergantung pada paparan luar ruangan dan umur layanan yang diperlukan.
- Indeks stainless:
- PREN (Angka Setara Ketahanan Pitting) tidak berlaku untuk grade ini karena mereka bukan baja stainless; sehingga: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ tidak relevan untuk SPCC/SPCE karena kandungan Cr, Mo, dan N mereka dapat diabaikan.
- Catatan praktis: Untuk operasi pembentukan yang menghasilkan potongan telanjang atau tepi yang terbuka, pertimbangkan pelapis setelah pembentukan atau perlakuan penyegelan tepi untuk menghindari korosi lokal.
7. Fabrikasi, Kemampuan Mesin, dan Kemampuan Dibentuk
- Kemampuan dibentuk:
- SPCE unggul dalam penarikan dalam, stamping kompleks, dan operasi yang memerlukan perpanjangan seragam yang tinggi dan sedikit earing. Ini dipilih ketika jari-jari penarikan yang ketat, pengurangan area yang tinggi, atau bagian berbentuk roti diperlukan.
- SPCC menangani tugas pembentukan umum—pembengkokan, stamping ringan, dan pekerjaan panel—di mana kemampuan ditarik yang ekstrem tidak diperlukan.
- Kemampuan mesin:
- Baja karbon rendah yang dilapisi dingin umumnya dapat diproses dengan alat standar; SPCC mungkin dapat diproses sedikit lebih baik jika belerang atau elemen yang meningkatkan kemampuan mesin ada, tetapi penambahan semacam itu jarang untuk lembaran yang dilapisi dingin berkualitas.
- Pembengkokan dan pengembalian:
- Kekuatan luluh yang lebih rendah dan ketangguhan yang lebih tinggi dari SPCE dapat mengurangi pengembalian dalam beberapa kasus, tetapi pengaturan proses tetap harus mempertimbangkan ketebalan dan geometri alat.
- Finishing permukaan dan pemrosesan setelahnya:
- Keduanya menawarkan kualitas permukaan yang baik untuk pengecatan dan pelapisan setelah pembersihan dan perlakuan awal yang tepat. SPCE sering diproduksi dengan kontrol kualitas permukaan yang lebih ketat untuk komponen yang terlihat atau dicat.
8. Aplikasi Umum
Tabel: Aplikasi umum berdasarkan grade
| SPCC (dilapisi dingin komersial) | SPCE (dilapisi dingin penarikan dalam) |
|---|---|
| Panel umum, rumah, bagian yang dicetak sederhana, komponen furnitur, panel sasis | Panel dalam otomotif, tangki bahan bakar (di mana kemampuan dibentuk penting), peralatan dapur yang ditarik dalam yang kompleks, rumah pencahayaan yang terbenam |
| Badan peralatan dan komponen yang dicetak tidak kritis | Komponen yang dicetak dan ditarik kompleks yang memerlukan perpanjangan seragam yang tinggi (misalnya, pintu dalam otomotif, cangkang kompleks) |
| Lembaran struktural di mana biaya menjadi pendorong dan pembentukan sederhana | Komponen dengan penarikan tinggi yang memiliki toleransi estetika atau dimensi yang ketat setelah pembentukan |
Rasional pemilihan: Pilih SPCE ketika geometri memerlukan perpanjangan seragam yang tinggi dan penipisan lokal yang minimal; pilih SPCC untuk tugas pembentukan yang sensitif terhadap biaya, kurang parah, atau di mana kekuatan yang sedikit lebih tinggi setelah pembentukan bermanfaat.
9. Biaya dan Ketersediaan
- Biaya:
- SPCC biasanya merupakan pilihan yang lebih ekonomis karena volume produksi yang lebih luas dan kontrol komposisi yang kurang ketat.
- SPCE mungkin memiliki premi yang moderat karena kontrol kimia yang lebih ketat dan pemrosesan untuk mencapai kemampuan ditarik yang lebih baik.
- Ketersediaan berdasarkan bentuk produk:
- Kedua grade tersedia secara luas dalam gulungan dan lembaran dingin yang dipotong sesuai panjang. Ketersediaan bervariasi berdasarkan wilayah dan inventaris pemasok; SPCC lebih umum disimpan sebagai grade untuk tujuan umum.
- Waktu tunggu dan tips pengadaan:
- Untuk produksi volume tinggi, negosiasi batch gulungan dengan sertifikat uji pabrik (MTC) yang konsisten mengurangi variabilitas. Untuk produksi penarikan dalam, minta data pemasok dan percobaan pembentukan untuk memastikan kinerja yang konsisten.
10. Ringkasan dan Rekomendasi
Tabel: Perbandingan cepat
| Atribut | SPCC | SPCE |
|---|---|---|
| Kemampuan Las | Baik | Sedikit lebih baik atau sebanding |
| Seimbang Kekuatan–Ketangguhan | Kekuatan sedang dengan ketangguhan yang memadai | Kekuatan luluh lebih rendah/ketangguhan lebih tinggi—ketangguhan yang lebih baik dalam pembentukan |
| Biaya | Lebih rendah (ekonomis) | Sedikit lebih tinggi (premium untuk kemampuan dibentuk) |
Rekomendasi: - Pilih SPCE jika: - Aplikasi Anda memerlukan penarikan dalam, perpanjangan seragam yang tinggi, stamping kompleks dengan jari-jari yang ketat, atau penipisan lokal yang minimal. - Anda memprioritaskan kemampuan dibentuk dan kemampuan regangan yang konsisten daripada peningkatan marginal dalam kekuatan tarik setelah pembentukan. - Pilih SPCC jika: - Aplikasi Anda melibatkan operasi pembentukan yang lebih sederhana, sensitivitas biaya, dan bagian yang dicetak atau dibentuk untuk tujuan umum di mana kekuatan moderat sudah cukup. - Anda memerlukan material lembaran yang tersedia secara luas dengan kualitas permukaan yang baik untuk pengecatan atau pelapisan dengan biaya yang lebih rendah.
Catatan akhir: SPCC dan SPCE adalah kerabat dekat dalam keluarga baja karbon yang dilapisi dingin. Faktor penentu dalam pemilihan adalah perilaku pembentukan yang dipengaruhi oleh kinerja tarik dan perpanjangan. Untuk desain kritis, selalu minta sertifikat uji pabrik pemasok dan, jika memungkinkan, lakukan percobaan pembentukan dan pengujian kemampuan las dengan temper dan ketebalan yang tepat untuk mengonfirmasi perilaku di bawah kondisi proses spesifik Anda.