SS400 vs Q235 – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi

Pengenalan

SS400 dan Q235 adalah dua jenis baja struktural karbon polos yang paling umum digunakan di seluruh dunia untuk fabrikasi umum, konstruksi, dan mesin. Insinyur, manajer pengadaan, dan perencana manufaktur sering mempertimbangkan trade-off seperti biaya vs. kinerja mekanis yang terjamin, kemampuan pengelasan vs. kekuatan, dan ketersediaan lokal vs. kepatuhan standar saat memilih di antara keduanya. Konteks keputusan yang umum termasuk rangka struktural, fabrikasi yang dilas, dan bagian mesin umum di mana hasil yang dapat diprediksi dan ketangguhan yang wajar diperlukan.

Meski kedua grade adalah baja struktural karbon rendah dengan penggunaan yang secara umum serupa, mereka berasal dari sistem standar nasional yang berbeda dan oleh karena itu memiliki rentang kimia dan batas sifat yang dijamin sedikit berbeda. Perbedaan dalam standar dan praktik pengujian—bukan jurang metalurgi yang mendasar—adalah alasan mengapa kedua grade ini sering dibandingkan dalam percakapan desain dan pengadaan.

1. Standar dan Penunjukan

• SS400: Penunjukan Standar Industri Jepang (JIS) yang umum digunakan untuk baja struktural umum (keluarga JIS G3101 / JIS G3131 secara historis). Diklasifikasikan sebagai baja struktural karbon polos.
• Q235: Penunjukan seri GB/T 700 Cina untuk baja struktural karbon (beberapa subgrade Q235A/B/C/D/E). Diklasifikasikan sebagai baja struktural karbon polos.
• Padanan internasional yang sebanding:
• ASTM/ASME: ASTM A36 (umumnya digunakan sebagai padanan kasar Barat untuk penggunaan struktural umum, meskipun tidak identik).
• EN: S235 (baja struktural Eropa dengan ruang aplikasi serupa; nilai dan pengujian yang dijamin berbeda).
• Kategori: Baik SS400 maupun Q235 adalah baja struktural karbon polos (ringan) — bukan stainless, bukan baja alat atau baja paduan rendah kekuatan tinggi (HSLA). Beberapa bentuk produk mungkin termasuk varian mikro paduan atau yang diproses secara termomekanik, tetapi grade itu sendiri didefinisikan sebagai baja struktural karbon.

2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan

Di bawah ini adalah rentang komposisi representatif (wt%). Nilai mencerminkan maksimum tipikal dan rentang umum dari standar dan praktik yang bersangkutan; nilai tepat harus divalidasi pada setiap sertifikat pabrik karena subgrade dan batas ketebalan dapat mengubah batas.

Catatan: - Standar mendefinisikan konsentrasi maksimum dan kriteria penerimaan; kedua grade sengaja rendah dalam elemen paduan yang meningkatkan kekerasan. Penambahan signifikan Cr, Ni, Mo, V, atau Nb bukan bagian dari komposisi SS400/Q235 yang tipikal. - Elemen penguat utama adalah karbon dan mangan; silikon dikontrol untuk deoksidasi dan dapat mempengaruhi ketangguhan ketika ada dalam jumlah yang lebih tinggi. - Perbedaan kecil dalam maksimum (misalnya, sedikit lebih tinggi Mn atau Si yang diizinkan dalam SS400) berarti SS400 dapat terlihat sedikit berbeda dalam beberapa lot pabrik, tetapi keduanya dirancang agar dapat dilas, baja struktural yang ulet.

Bagaimana paduan mempengaruhi kinerja: - Karbon meningkatkan kekuatan dan kekerasan tetapi mengurangi kemampuan pengelasan dan ketangguhan seiring meningkatnya jumlahnya. - Mangan meningkatkan kekuatan dan kekerasan serta membantu deoksidasi; Mn yang moderat meningkatkan ketangguhan. - Silikon adalah deoksidator dan sedikit meningkatkan kekuatan tetapi dapat mempengaruhi sifat bead las. - Fosfor dan sulfur dikontrol karena mereka mengurangi ketangguhan dan menyebabkan kerapuhan serta masalah pemesinan pada tingkat yang tinggi.

3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas

• Mikrostruktur tipikal: Di bawah kondisi digulung panas atau rekristalisasi normal, baik SS400 maupun Q235 menunjukkan mikrostruktur ferrit–pearlit. Ukuran butir dan morfologi pearlit tergantung pada laju penggulungan dan pendinginan.
• Proses normal: Penggulungan panas diikuti oleh pendinginan terkontrol biasanya menghasilkan struktur ferrit-pearlit yang halus yang menawarkan keseimbangan antara kekuatan dan ketangguhan.
• Respons terhadap perlakuan panas:
• Annealing/normalisasi: Kedua baja merespons annealing dan normalisasi dengan memperhalus ukuran butir dan meningkatkan ketangguhan. Normalisasi digunakan untuk menghomogenisasi dan memperhalus mikrostruktur untuk meningkatkan sifat mekanis.
• Quenching & tempering: Grade ini tidak dimaksudkan untuk pengerasan dengan quench & tempering; mereka kekurangan kandungan paduan untuk mengembangkan martensit yang keras tanpa risiko retak yang berlebihan. Jika diperlakukan panas secara agresif, baja dapat membentuk martensit di bagian tipis, tetapi perilaku tarik dan ketangguhan akan tidak dapat diprediksi.
• Proses termomekanik: Untuk kedua baja, kontrol yang lebih ketat terhadap penggulungan dan pendinginan yang dipercepat dapat sedikit meningkatkan kekuatan dan ketangguhan; namun, mereka tetap berada dalam rezim kekuatan ringan/rendah-menengah dibandingkan dengan baja HSLA atau yang dikuenching & dikuatkan.

4. Sifat Mekanis

Rentang sifat mekanis representatif (verifikasi pada sertifikat material; sifat tergantung pada ketebalan, metode pengujian, dan subgrade):

Interpretasi: - Q235 dinamai untuk kekuatan luluh minimum nominal 235 MPa; SS400 sering memiliki kekuatan luluh yang dijamin serupa atau sedikit lebih tinggi tergantung pada ketebalan dan produk. Dalam banyak bentuk produk, perbedaan kekuatan praktis adalah moderat. - Ketangguhan dan ketangguhan pada keduanya cukup untuk penggunaan struktural umum; ketangguhan yang lebih baik dicapai dengan menentukan sifat dampak yang dinormalisasi atau diuji. - Tidak ada grade yang dirancang untuk kekerasan tinggi atau layanan suhu tinggi.

5. Kemampuan Pengelasan

Kemampuan pengelasan terutama dipengaruhi oleh kandungan karbon, ekuivalen karbon (kekerasan), dan residu elemen paduan.

Rumus ekuivalen karbon umum yang digunakan untuk menilai kemampuan pengelasan: - 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: - Baik SS400 maupun Q235 adalah baja karbon rendah dan memiliki konsentrasi elemen kekerasan yang rendah, sehingga nilai $CE_{IIW}$ dan $P_{cm}$ mereka rendah dibandingkan dengan baja paduan atau baja kekuatan tinggi. Ini diterjemahkan menjadi kemampuan pengelasan yang umumnya baik dengan proses busur umum (SMAW, MIG/MAG, TIG). - Karena Q235 sering memiliki karbon maksimum yang sedikit lebih rendah, mungkin sedikit lebih mudah untuk dilas tanpa pemanasan awal; namun, kualifikasi prosedur las yang sebenarnya harus menggunakan kimia sertifikat pabrik, ketebalan bagian, dan desain sambungan untuk menetapkan suhu pemanasan awal/interpass. - Mikro paduan atau Mn/Si yang lebih tinggi dalam lot pabrik tertentu dapat sedikit meningkatkan kekerasan; untuk bagian tebal, pemanasan awal dan suhu interpass yang terkontrol adalah bijaksana untuk menghindari retak dingin dan retak hidrogen.

6. Korosi dan Perlindungan Permukaan

• Baik SS400 maupun Q235 adalah baja karbon non-stainless; ketahanan korosi terbatas dan tergantung pada lingkungan dan paparan.
• Strategi perlindungan:
• Pelapis penghalang (cat), galvanisasi celup panas, elektroplating seng, dan pelapis polimer adalah perlindungan standar untuk lingkungan luar ruangan atau korosif.
• Perlindungan katodik digunakan untuk struktur yang terkubur atau terendam.
• PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) tidak berlaku untuk baja non-stainless ini. Sebagai referensi: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ berlaku untuk paduan stainless dan tidak berarti untuk baja karbon polos seperti SS400 atau Q235.

7. Fabrikasi, Kemampuan Pemesinan, dan Formabilitas

• Formabilitas/kekakuan: Kedua grade membentuk dan membengkok dengan baik dalam kondisi digulung panas. Jari-jari bengkok minimum tergantung pada ketebalan dan ketangguhan yang ditentukan; Q235 dan SS400 berperilaku serupa.
• Pemotongan dan pemesinan: Kemampuan pemesinan sedang. Varietas karbon yang lebih rendah dan sulfur yang terkontrol meningkatkan kemampuan pemesinan; tidak ada grade yang dioptimalkan untuk pemesinan kecepatan tinggi.
• Penyelesaian permukaan: Permukaan yang digulung panas dapat diterima untuk banyak penggunaan struktural; peledakan tembakan, penggilingan, atau pengasaman diterapkan sebelum pengecatan atau pengelasan sesuai kebutuhan.
• Pembentukan dingin: Keduanya dapat dibentuk dingin; pemulihan dan stres residual tergantung pada ketebalan dan kimia yang tepat.

8. Aplikasi Tipikal

Rasional pemilihan: - Pilih berdasarkan kode desain yang diperlukan, standar yang disebutkan dalam kontrak, rantai pasokan lokal, dan persyaratan pengujian mekanis atau dampak yang ditentukan. Misalnya, proyek yang menentukan standar JIS biasanya akan memanggil SS400; proyek yang menggunakan standar GB akan memanggil Q235.

9. Biaya dan Ketersediaan

• Biaya relatif: Kedua grade adalah baja karbon komoditas dan harganya hampir sama; dinamika pasar lokal, tarif, dan logistik menentukan biaya akhir. Q235 mungkin lebih murah di daerah dengan pasokan pabrik Cina yang kuat; SS400 mungkin lebih mudah diperoleh di tempat di mana lini produk JIS telah mapan.
• Ketersediaan berdasarkan bentuk produk: Keduanya tersedia luas dalam pelat, gulungan, lembaran, batang, dan bentuk struktural. Waktu tunggu umumnya singkat untuk ukuran standar; ketebalan khusus atau laporan uji pabrik bersertifikat dapat meningkatkan waktu tunggu.

10. Ringkasan dan Rekomendasi

Tabel ringkasan (kualitatif):

Kesimpulan: - Pilih Q235 jika: - Proyek Anda menentukan standar GB/T atau terbatasi pengadaan pada pasokan material lokal Cina. - Anda memerlukan baja struktural umum yang kompetitif dalam biaya dengan kekuatan luluh nominal ≈ 235 MPa dan kemampuan pengelasan yang baik untuk fabrikasi yang dilas umum. - Pilih SS400 jika: - Desain, kontrak, atau klien Anda menentukan standar JIS, atau Anda memerlukan bentuk produk tertentu dan praktik pengujian yang terkait dengan kepatuhan JIS. - Anda memerlukan batas mekanis yang dijamin sedikit berbeda yang ditawarkan di bawah JIS untuk ketebalan tertentu, atau Anda lebih memilih pemasok dan sertifikat yang terkait dengan ekosistem JIS.

Catatan akhir: SS400 dan Q235 secara luas dapat dipertukarkan untuk banyak aplikasi struktural umum, tetapi mereka diatur oleh standar yang berbeda. Selalu verifikasi sertifikat pabrik tertentu, jaminan yang tergantung pada ketebalan, dan setiap pengujian dampak atau pemrosesan khusus yang diperlukan sebelum pemilihan akhir.