1074 Baja: Ikhtisar Sifat dan Aplikasi Kunci
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
1074 Steel diklasifikasikan sebagai baja aloi karbon menengah, yang terutama terdiri dari besi dengan kandungan karbon berkisar antara 0,70% hingga 0,80%. Kelas baja ini dikenal karena keseimbangan yang sangat baik antara kekuatan, kekerasan, dan daya lentur, sehingga cocok untuk berbagai aplikasi teknik. Elemen paduan utama dalam baja 1074 termasuk mangan, yang meningkatkan kemampuan pengerasan dan kekuatan, serta silikon, yang meningkatkan deoksidasi selama pembuatan baja.
Ikhtisar Komprehensif
Baja 1074 dikenal karena kekuatan tarik yang tinggi dan ketahanan aus, yang sangat penting dalam aplikasi yang memerlukan daya tahan dan kinerja di bawah tekanan. Kandungan karbon menengah memungkinkan kemampuan mesin dan pengelasan yang baik, meskipun perlu diambil langkah untuk menghindari retak selama proses pengelasan.
Kelebihan:
- Kekuatan dan Kekerasan Tinggi: Kandungan karbon berkontribusi pada kemampuan baja untuk mencapai level kekerasan tinggi setelah perlakuan panas, menjadikannya ideal untuk alat dan komponen yang mengalami aus.
- Daya Lentur yang Baik: Meskipun kuat, baja 1074 mempertahankan tingkat daya lentur yang memungkinkan pembentukan dan pencetakan tanpa patah.
- Aplikasi yang Serbaguna: Umumnya digunakan dalam pembuatan pegas, komponen otomotif, dan berbagai bagian mesin.
Limitasi:
- Ketahanan Korosi Terbatas: Baja 1074 tidak secara inheren tahan korosi, sehingga memerlukan pelapisan atau perlakuan pelindung di lingkungan yang korosif.
- Masalah Pengelasan: Meskipun dapat dilas, risiko retak meningkat jika tidak dikelola dengan benar, terutama di bagian yang lebih tebal.
Secara historis, baja 1074 telah digunakan di berbagai industri, terutama dalam produksi pegas dan alat berkinerja tinggi, karena sifat mekaniknya yang menguntungkan.
Nama Alternatif, Standar, dan Ekivalen
| Organisasi Standar | Penunjukan/Kelas | Negara/Wilayah Asal | Catatan/Keterangan |
|---|---|---|---|
| UNS | G10740 | USA | Ekivalen terdekat dengan AISI 1074 |
| AISI/SAE | 1074 | USA | Baja karbon menengah dengan potensi kekerasan tinggi |
| ASTM | A830-74 | USA | Spesifikasi standar untuk pelat baja karbon |
| EN | C75S | Europe | Sifat serupa tetapi dengan perbedaan komposisi sedikit |
| JIS | S45C | Jepang | Kelas yang dapat dibandingkan dengan perbedaan kecil dalam elemen paduan |
Perbedaan antara kelas-kelas ini dapat mempengaruhi kinerja, terutama dalam hal kemampuan pengerasan dan respons terhadap perlakuan panas. Misalnya, meskipun AISI 1074 dan C75S mirip, yang terakhir mungkin memiliki sifat mekanik yang sedikit berbeda akibat variasi dalam kandungan mangan.
Sifat Utama
Komposisi Kimia
| Elemen (Simbol) | Rentang Persentase (%) |
|---|---|
| Karbon (C) | 0,70 - 0,80 |
| Mangan (Mn) | 0,60 - 0,90 |
| Silikon (Si) | 0,15 - 0,40 |
| Fosfor (P) | ≤ 0,04 |
| Belerang (S) | ≤ 0,05 |
Peran utama elemen paduan kunci dalam baja 1074 meliputi:
- Karbon: Meningkatkan kekerasan dan kekuatan melalui perlakuan panas.
- Mangan: Meningkatkan kemampuan pengerasan dan memperbaiki ketangguhan.
- Silikon: Berfungsi sebagai deoksidator dan berkontribusi pada kekuatan.
Sifat Mekanis
| Sifat | Kondisi/Temper | Nilai/Rentang Tipikal (Metrik) | Nilai/Rentang Tipikal (Imperial) | Standar Referensi untuk Metode Uji |
|---|---|---|---|---|
| Kekuatan Tarik | Dilunakkan | 600 - 850 MPa | 87 - 123 ksi | ASTM E8 |
| Kekuatan Luluh (0,2% offset) | Dilunakkan | 350 - 600 MPa | 51 - 87 ksi | ASTM E8 |
| Panjang Regangan | Dilunakkan | 15 - 20% | 15 - 20% | ASTM E8 |
| Kekerasan (Rockwell C) | Diquenching & Ditemper | 50 - 60 HRC | 50 - 60 HRC | ASTM E18 |
| Kekuatan Impak | -40°C | 30 - 50 J | 22 - 37 ft-lbf | ASTM E23 |
Gabungan dari sifat mekanis ini membuat baja 1074 cocok untuk aplikasi yang membutuhkan kekuatan dan ketangguhan tinggi, seperti pada komponen otomotif dan mesin. Kemampuannya untuk diperlakukan panas memungkinkan penyesuaian sifat untuk memenuhi persyaratan aplikasi tertentu.
Sifat Fisik
| Sifat | Kondisi/Suhu | Nilai (Metrik) | Nilai (Imperial) |
|---|---|---|---|
| Kepadatan | - | 7,85 g/cm³ | 0,284 lb/in³ |
| Titik Leleh | - | 1425 - 1540 °C | 2600 - 2800 °F |
| Kondutivitas Termal | 20°C | 50 W/m·K | 34,5 BTU·in/h·ft²·°F |
| Kapasitas Kalor Spesifik | - | 460 J/kg·K | 0,11 BTU/lb·°F |
| Koeffisien Ekspansi Termal | 20 - 100 °C | 11,5 x 10⁻⁶/K | 6,4 x 10⁻⁶/°F |
Sifat fisik kunci seperti kepadatan dan konduktivitas termal sangat penting untuk aplikasi di mana berat dan disipasi panas merupakan faktor kritis. Titik leleh yang relatif tinggi menunjukkan kinerja yang baik pada suhu tinggi, sementara koefisien ekspansi termal menyarankan ekspansi moderat di bawah perubahan suhu.
Ketahanan Korosi
| Agen Korosif | Konsentrasi (%) | Suhu (°C) | Peringkat Ketahanan | Catatan |
|---|---|---|---|---|
| Klorida | 3 - 10 | 25 - 60 | Baik | Risiko pitting |
| Asam Sulfat | 10 - 30 | 20 - 40 | Poor | Tidak direkomendasikan |
| Natrium Hidroksida | 5 - 20 | 20 - 60 | Baik | Risiko retak korosi stres |
Baja 1074 menunjukkan ketahanan korosi yang terbatas, terutama di lingkungan yang mengandung klorida dan asam. Ini rentan terhadap pitting dan retak korosi stres, terutama dalam kondisi lembab atau salin. Dibandingkan dengan baja tahan karat seperti 304 atau 316, kinerja baja 1074 di lingkungan korosif secara signifikan lebih rendah, sehingga kurang cocok untuk aplikasi yang terpapar kondisi keras.
Ketahanan Panas
| Sifat/Batas | Suhu (°C) | Suhu (°F) | Keterangan |
|---|---|---|---|
| Temperatur Layanan Berkelanjutan Maks | 300 | 572 | Cocok untuk suhu sedang |
| Temperatur Layanan Intermiten Maks | 400 | 752 | Paparan jangka pendek saja |
| Temperatur Penguapan | 600 | 1112 | Risiko oksidasi di atas suhu ini |
Pada suhu tinggi, baja 1074 mempertahankan kekuatannya tetapi mungkin mulai teroksidasi, terutama di atas 600 °C. Pertimbangan hati-hati diperlukan untuk aplikasi yang melibatkan paparan suhu tinggi, karena penggunaan yang berkepanjangan dapat menyebabkan degradasi sifat mekanis.
Sifat Fabrikasi
Kemampuan Mengelas
| Proses Pengelasan | Logam Pengisi yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS) | Gas/Fluks Pelindung Tipikal | Catatan |
|---|---|---|---|
| MIG | ER70S-6 | Argon + CO2 | Prapenghangatan direkomendasikan |
| TIG | ER70S-2 | Argon | Perlakuan panas pasca pengelasan mungkin diperlukan |
Baja 1074 dapat dilas menggunakan proses standar seperti MIG dan TIG. Namun, pemanasan awal sering direkomendasikan untuk meminimalkan risiko retak, terutama di bagian yang lebih tebal. Perlakuan panas pasca pengelasan dapat membantu mengurangi stres dan meningkatkan ketangguhan.
Kemampuan Mesin
| Parameter Pemesinan | Baja 1074 | AISI 1212 | Catatan/Saran |
|---|---|---|---|
| Indeks Kemampuan Mesin Relatif | 60 | 100 | 1074 kurang mudah diolah dibandingkan 1212 |
| Kecepatan Pemotongan Tipikal (Pembelahan) | 30 m/menit | 50 m/menit | Sesuaikan alat sesuai kebutuhan |
Baja 1074 menunjukkan kemampuan mesin yang moderat. Kondisi optimal mencakup penggunaan alat yang tajam dan kecepatan pemotongan yang sesuai untuk mencegah pengerasan kerja. Tantangan mungkin muncul karena kekerasannya, memerlukan pemilihan bahan alat yang hati-hati.
Formabilitas
Baja 1074 dapat dibentuk secara dingin dan panas, meskipun kandungan karbon menengahnya mungkin membatasi formabilitas dibandingkan dengan baja karbon yang lebih rendah. Material ini dapat dibengkokan dan dibentuk, tetapi harus diambil langkah untuk menghindari retak, terutama selama proses pembentukan dingin.
Perlakuan Panas
| Proses Perlakuan | Rentang Suhu (°C/°F) | Waktu Rendam Tipikal | Metode Pendinginan | Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan |
|---|---|---|---|---|
| Dilunakkan | 600 - 700 / 1112 - 1292 | 1 - 2 jam | Udara | Pelunakan, meningkatkan daya lentur |
| Diquenching | 800 - 900 / 1472 - 1652 | 30 menit | Minyak atau Air | Pengerasan |
| Ditemper | 400 - 600 / 752 - 1112 | 1 jam | Udara | Mengurangi kerapuhan, meningkatkan ketangguhan |
Proses perlakuan panas secara signifikan mempengaruhi mikrostruktur dan sifat baja 1074. Diquenching meningkatkan kekerasan, sementara tempering mengurangi kerapuhan, memungkinkan keseimbangan antara kekuatan dan daya lentur.
Aplikasi dan Penggunaan Akhir Tipikal
| Industri/Sektor | Contoh Aplikasi Spesifik | Sifat Baja Kunci yang Digunakan dalam Aplikasi Ini | Alasan Pemilihan |
|---|---|---|---|
| Otomotif | Pegas Daun | Kekuatan tarik tinggi, ketahanan lelah | Daya tahan di bawah beban |
| Manufaktur | Alat Pemotong | Kekerasan, ketahanan aus | Umur kinerja |
| Aerospace | Komponen Mesin | Rasio kekuatan terhadap berat | Kinerja kritis |
Aplikasi lain termasuk:
* - Pengikat
* - Gigi
* - Poros
Baja 1074 dipilih untuk aplikasi yang memerlukan kekuatan tinggi dan ketahanan aus, terutama di mana komponen mengalami beban siklik atau kondisi operasi yang keras.
Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Lebih Lanjut
| Fitur/Sifat | Baja 1074 | AISI 4140 | AISI 5160 | Catatan Singkat Pro/Kon atau Trade-off |
|---|---|---|---|---|
| Sifat Mekanis Kunci | Kekuatan Tinggi | Kekuatan Sedang | Kekuatan Tinggi | 1074 menawarkan kekerasan yang baik; 4140 memiliki ketangguhan yang lebih baik |
| Aspek Korosi Kunci | Baik | Poor | Baik | 1074 lebih baik dari 4140 tetapi kurang dari baja tahan karat |
| Kemampuan Mengelas | Moderate | Baik | Poor | 1074 memerlukan praktik pengelasan yang hati-hati |
| Kemampuan Mesin | Moderate | Baik | Poor | 1074 kurang mudah diolah dibandingkan 4140 |
| Formabilitas | Moderate | Poor | Baik | 1074 dapat dibentuk tetapi dengan keterbatasan |
| Kira-kira Biaya Relatif | Moderate | Moderate | Tinggi | Efisien biaya untuk aplikasi berkinerja tinggi |
| Umumnya Tersedia | Umum | Umum | Kurang Umum | 1074 banyak tersedia dalam berbagai bentuk |
Ketika memilih baja 1074, pertimbangan mencakup sifat mekaniknya, efisiensi biaya, dan ketersediaannya. Meskipun menawarkan keseimbangan yang baik antara kekuatan dan daya lentur, keterbatasan dalam ketahanan korosi dan kemampuan pengelasan harus diperhatikan dalam perencanaan desain dan aplikasi. Kelas baja ini sangat cocok untuk aplikasi yang memerlukan kinerja tinggi, tetapi paparan terhadap lingkungan korosif harus dibatasi.