1004 Baja: Sifat dan Aplikasi Utama

Steel 1004 diklasifikasikan sebagai baja karbon rendah, khususnya termasuk dalam kategori baja paduan karbon sedang. Kelas ini umumnya mengandung kandungan karbon sekitar 0,04%, yang berkontribusi pada sifat dan kinerja keseluruhannya. Unsur paduan utama dalam baja 1004 termasuk mangan (Mn) dan silikon (Si), yang meningkatkan kekuatan dan kekerasannya sambil memperbaiki kemampuan mesin dan lasnya.

Ikhtisar Komprehensif

Baja 1004 dicirikan oleh ketangguhannya yang sangat baik dan kemampuan pembentukannya, membuatnya cocok untuk berbagai aplikasi rekayasa. Kandungan karbon yang rendah memungkinkan untuk kemampuan pengelasan yang baik, sementara adanya mangan membantu dalam pengerasan baja tanpa mengorbankan ketangguhannya. Kelas baja ini sering digunakan dalam aplikasi di mana kekuatan sedang dan ketahanan aus yang baik diperlukan.

Keuntungan Baja 1004:
- Kemampuan Pengelasan yang Baik: Kandungan karbon yang rendah memfasilitasi proses pengelasan yang mudah.
- Ketangguhan: Ketangguhan tinggi memungkinkan deformasi luas tanpa retak.
- Efisiensi Biaya: Umumnya lebih rendah biayanya dibandingkan dengan baja paduan yang lebih tinggi, membuatnya pilihan ekonomis untuk banyak aplikasi.

Limitasi Baja 1004:
- Kekuatan yang Lebih Rendah: Dibandingkan dengan baja karbon yang lebih tinggi, baja 1004 mungkin tidak berkinerja baik dalam kondisi stres tinggi.
- Ketahanan Korosi: Kurang memiliki ketahanan korosi yang ditemukan pada baja tahan karat, membatasi penggunaannya di lingkungan yang keras.

Secara historis, baja 1004 telah digunakan di berbagai sektor, termasuk otomotif dan manufacturing, di mana keseimbangan kekuatan, ketangguhan, dan efisiensi biayanya sangat dihargai. Posisi pasarnya tetap stabil, dengan permintaan yang konsisten dalam aplikasi yang memerlukan kekuatan sedang dan kemampuan pembentukan yang baik.

Nama Alternatif, Standar, dan Ekivalen

Organisasi Standar	Penunjukan/Kelas	Negara/Region Asal	Catatan/Keterangan
UNS	G10040	USA	Ekivalen terdekat dengan AISI 1004
AISI/SAE	1004	USA	Perbedaan komposisi minor yang perlu diperhatikan
ASTM	A108	USA	Spesifikasi standar untuk batang baja karbon selesai dingin
EN	1.0402	Eropa	Ekivalen dalam standar Eropa
JIS	S10C	Jepang	Sifat serupa tetapi dengan variasi kecil dalam komposisi

Tabel di atas merangkum berbagai standar dan ekivalen untuk baja 1004. Perlu dicatat bahwa meskipun banyak kelas dapat tampak setara, perbedaan halus dalam komposisi dapat mempengaruhi sifat mekanis dan performa secara signifikan dalam aplikasi tertentu. Misalnya, keberadaan unsur paduan tambahan dalam beberapa ekivalen dapat meningkatkan karakteristik tertentu seperti kekerasan atau ketahanan korosi.

Sifat Kunci

Komposisi Kimia

Unsur (Simbol dan Nama)	Persentase Rentang (%)
C (Karbon)	0,04 - 0,06
Mn (Mangan)	0,30 - 0,60
Si (Silikon)	0,10 - 0,40
P (Fosfor)	≤ 0,04
S (Belerang)	≤ 0,05

Peran utama unsur paduan kunci dalam baja 1004 mencakup:
- Karbon (C): Menyediakan kekerasan dan kekuatan; namun, dalam jumlah rendah, ia mempertahankan ketangguhan.
- Mangan (Mn): Meningkatkan pengerasan dan kekuatan sambil memperbaiki ketahanan aus.
- Silikon (Si): Meningkatkan kekuatan dan bermanfaat untuk deoksidasi selama pembuatan baja.

Sifat Mekanis

Sifat	Kondisi/Suhu	Suhu Uji	Nilai/Rentang Tipikal (Metrik)	Nilai/Rentang Tipikal (Imperial)	Standar Referensi untuk Metode Uji
Kekuatan Tarik	Dihilangkan	Suhu Ruangan	370 - 450 MPa	54 - 65 ksi	ASTM E8
Kekuatan Luluh (0,2% offset)	Dihilangkan	Suhu Ruangan	210 - 300 MPa	30 - 43,5 ksi	ASTM E8
Peregangan	Dihilangkan	Suhu Ruangan	20 - 30%	20 - 30%	ASTM E8
Kekerasan (Brinell)	Dihilangkan	Suhu Ruangan	120 - 160 HB	120 - 160 HB	ASTM E10
Kekuatan Impak	Charpy (pada -20°C)	-20°C	30 - 50 J	22 - 37 ft-lbf	ASTM E23

Sifat mekanis baja 1004 membuatnya cocok untuk aplikasi yang memerlukan kekuatan sedang dan ketangguhan yang baik. Kombinasi kekuatan tarik dan kekuatan luluh menunjukkan bahwa meskipun dapat menahan beban yang signifikan, juga mampu terdeformasi tanpa retak, yang sangat penting dalam aplikasi struktural.

Sifat Fisik

Sifat	Kondisi/Suhu	Nilai (Metrik)	Nilai (Imperial)
Kepadatan	Suhu Ruangan	7,85 g/cm³	0,284 lb/in³
Titik Leleh	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Konduktivitas Termal	Suhu Ruangan	50 W/m·K	29 BTU·in/(jam·ft²·°F)
Kapasitas Panas Spesifik	Suhu Ruangan	0,49 kJ/kg·K	0,12 BTU/lb·°F
Resistivitas Listrik	Suhu Ruangan	0,0000017 Ω·m	0,0000017 Ω·ft

Sifat fisik kunci seperti kepadatan dan konduktivitas termal signifikan untuk aplikasi yang melibatkan perlakuan panas dan pengolahan termal. Kepadatan menunjukkan berat material, yang penting untuk aplikasi struktural, sementara konduktivitas termal mempengaruhi bagaimana material akan berperilaku di bawah perubahan suhu.

Ketahanan Korosi

Agen Korosif	Konsentrasi (%)	Suhu (°C)	Peringkat Ketahanan	Catatan
Klorida	3-5	25-60	Baik	Risiko korosi pit
Asam Sulfat	10	25	Buruk	Tidak disarankan
Natrium Hidroksida	5	25	Baik	Ketahanan terbatas

Baja 1004 menunjukkan ketahanan korosi yang sedang, terutama di lingkungan dengan klorida dan larutan alkali. Namun, ia rentan terhadap korosi pit dan retak korosi stres di lingkungan kaya klorida. Dibandingkan dengan baja tahan karat, seperti 304 atau 316, ketahanan korosi baja 1004 jauh lebih rendah, menjadikannya kurang cocok untuk aplikasi laut atau sangat korosif.

Ketahanan Panas

Sifat/Batas	Suhu (°C)	Suhu (°F)	Keterangan
Suhu Layanan Kontinu Maks	400	752	Cocok untuk suhu sedang
Suhu Layanan Intermiten Maks	450	842	Hanya untuk paparan jangka pendek
Suhu Scaling	600	1112	Risiko oksidasi di atas suhu ini

Pada suhu tinggi, baja 1004 mempertahankan integritas strukturalnya hingga sekitar 400 °C (752 °F). Di titik ini, risiko oksidasi meningkat, yang dapat menyebabkan degradasi sifat material. Ini membuatnya cocok untuk aplikasi di mana suhu tinggi bukanlah faktor yang konstan.

Sifat Fabrikasi

Kemampuan Pengelasan

Proses Pengelasan	Logam Pengisi yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS)	Gas/Fluks Perisai Tipikal	Catatan
MIG	ER70S-6	Argon + CO2	Baik untuk bagian tipis
TIG	ER70S-2	Argon	Las bersih, distorsi rendah
Stick	E7018	N/A	Memerlukan pemanasan awal untuk bagian tebal

Baja 1004 sangat mudah dilas, membuatnya cocok untuk berbagai proses pengelasan. Pemanasan awal mungkin diperlukan untuk bagian yang lebih tebal untuk menghindari retak. Perlakuan panas setelah pengelasan dapat meningkatkan sifat mekanis las.

Kemampuan Mesin

Parameter Pemesinan	Baja 1004	AISI 1212	Catatan/Tip
Indeks Kemampuan Mesin Relatif	70	100	1004 dapat dimasak dengan sedang
Kecepatan Pemotongan Tipikal (Putaran)	50 m/menit	80 m/menit	Sesuaikan berdasarkan alat

Baja 1004 menawarkan kemampuan mesin sedang, yang dapat diperbaiki dengan alat dan kondisi pemotongan yang tepat. Sangat penting untuk menggunakan alat tajam dan kecepatan pemotongan yang tepat untuk mencapai hasil optimal.

Kemampuan Pembentukan

Baja 1004 menunjukkan kemampuan pembentukan yang sangat baik, membuatnya cocok untuk proses pembentukan dingin dan panas. Ia dapat dengan mudah ditekuk dan dibentuk tanpa retak, memungkinkan geometri kompleks dalam manufaktur. Laju pengerasan kerja sedang, yang berarti bahwa meskipun ia dapat dibentuk secara luas, perhatian harus diberikan untuk menghindari regangan berlebihan.

Perlakuan Panas

Proses Perlakuan	Rentang Suhu (°C/°F)	Waktu Perendaman Tipikal	Metode Pendinginan	Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan
Dihilangkan	600 - 700 / 1112 - 1292	1 - 2 jam	Udara	Meningkatkan ketangguhan dan mengurangi kekerasan
Memperbaiki	850 - 900 / 1562 - 1652	1 - 2 jam	Udara	Memperbaiki struktur butir
Quenching	800 - 850 / 1472 - 1562	30 menit	Minyak atau Air	Meningkatkan kekerasan

Proses perlakuan panas seperti penghilangnya dan normalisasi sangat penting untuk mengubah mikrostruktur baja 1004. Penghilangan meningkatkan ketangguhan dan mengurangi kekerasan, sementara normalisasi memperbaiki struktur butir, meningkatkan sifat mekanis secara keseluruhan.

Aplikasi Tipikal dan Penggunaan Akhir

Industri/Sektor	Contoh Aplikasi Spesifik	Sifat Baja Kunci yang Digunakan dalam Aplikasi Ini	Alasan Pemilihan
Otomotif	Komponen sasis	Kemampuan pengelasan yang baik, ketangguhan	Efisien biaya, mudah dibentuk
Manufacturing	Bagian mesin	Kekuatan sedang, kemampuan mesin	Cocok untuk produksi massal
Konstruksi	Balok struktural	Kekuatan, kemampuan pembentukan	Ekonomis untuk struktur besar

Aplikasi lain termasuk:
- Peralatan pertanian
- Pipa dan tabung
- Papan bodi otomotif

Pemilihan baja 1004 dalam aplikasi otomotif dan manufaktur terutama disebabkan oleh keseimbangan kekuatan, ketangguhan, dan efisiensi biayanya, menjadikannya ideal untuk komponen yang memerlukan kemampuan pembentukan dan pengelasan yang baik.

Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Lebih Lanjut

Fitur/Sifat	Baja 1004	AISI 1010	AISI 1020	Catatan Singkat Pro/Kon atau Kompromi
Sifat Mekanis Kunci	Kekuatan Sedang	Kekuatan Lebih Rendah	Kekuatan Lebih Tinggi	1004 menawarkan keseimbangan sifat
Aspek Korosi Kunci	Baik	Buruk	Buruk	Semua kelas memiliki ketahanan korosi terbatas
Kemampuan Pengelasan	Baik	Baik	Baik	1004 lebih mudah dilas dibandingkan 1010
Kemampuan Mesin	Sedang	Baik	Sedang	1004 kurang dapat dikerjakan dibandingkan 1010
Kemampuan Pembentukan	Sangat Baik	Baik	Baik	1004 unggul dalam proses pembentukan
Biaya Relatif Kasar	Rendah	Rendah	Sedang	Efisien biaya untuk banyak aplikasi
Ketersediaan Tipikal	Tinggi	Tinggi	Tinggi	Bisa didapat dengan luas dalam berbagai bentuk

Ketika memilih baja 1004, pertimbangan mencakup efisiensi biaya, ketersediaan, dan kesesuaian untuk aplikasi tertentu. Kekuatan sedang dan kemampuan pembentukan yang luar biasa menjadikannya pilihan populer di industri di mana sifat-sifat ini sangat penting. Namun, batasan-batasannya dalam ketahanan korosi dan kekuatan dibandingkan dengan baja paduan yang lebih tinggi harus dievaluasi dengan cermat berdasarkan persyaratan aplikasi.

Kesimpulannya, baja 1004 berfungsi sebagai material serbaguna dalam berbagai aplikasi rekayasa, memberikan keseimbangan sifat yang memenuhi kebutuhan produsen dan insinyur. Signifikansi historisnya dan relevansi yang berkelanjutan di pasar menunjukkan nilainya dalam aplikasi modern.