1090 Baja: Sifat dan Aplikasi Kunci

1090 baja diklasifikasikan sebagai baja karbon sedang, terutama terdiri dari besi dengan kandungan karbon sekitar 0,90%. Kelas baja ini berada di bawah sistem klasifikasi AISI/SAE dan dikenal karena kekuatan dan kekerasannya yang tinggi, menjadikannya cocok untuk berbagai aplikasi teknik. Unsur paduan utama dalam baja 1090 adalah karbon, yang sangat mempengaruhi sifat mekaniknya, terutama kekuatan tarik dan kekerasannya.

Ikhtisar Komprehensif

Baja 1090 dicirikan oleh ketahanan aus yang sangat baik dan kemampuannya untuk dikeraskan melalui proses perlakuan panas. Kandungan karbon memberikan keseimbangan yang baik antara kekuatan dan keduktilan, menjadikannya bahan serbaguna untuk aplikasi yang memerlukan kekuatan dan ketangguhan tinggi.

Keuntungan:
- Kekuatan dan Kekerasan Tinggi: Kandungan karbon yang tinggi memberikan kekuatan tarik dan kekerasan yang lebih baik dibandingkan dengan baja karbon rendah.
- Ketahanan Aus yang Baik: Ideal untuk aplikasi di mana ketahanan aus sangat penting.
- Dapat Diperlakukan Panas: Dapat dikeraskan melalui proses pendinginan dan tempering, meningkatkan sifat mekaniknya.

Limitasi:
- Keduktilan Berkurang: Kandungan karbon yang tinggi dapat menyebabkan kerapuhan, terutama dalam keadaan keras.
- Masalah Las: Baja 1090 dapat sulit dilas karena kandungan karbonnya, yang dapat menyebabkan retakan.
- Kerentanan terhadap Korosi: Lebih rentan terhadap korosi dibandingkan dengan baja karbon rendah, memerlukan pelapisan pelindung di lingkungan tertentu.

Secara historis, baja 1090 telah digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk komponen otomotif, alat, dan bagian mesin, karena sifat mekaniknya yang menguntungkan. Posisi pasarnya cukup signifikan di industri yang membutuhkan bahan berkinerja tinggi, meskipun kurang umum dibandingkan dengan grade lain seperti baja 1045 atau 1080.

Nama Alternatif, Standar, dan Ekivalen

Organisasi Standar	Penunjukan/Kelas	Negara/Daerah Asal	Catatan/Keterangan
UNS	G10900	USA	Ekivalen terdekat dengan AISI 1090
AISI/SAE	1090	USA	Baja karbon sedang dengan kandungan karbon tinggi
ASTM	A108	USA	Spesifikasi standar untuk batang baja karbon selesai dingin
EN	C90E	Eropa	Perbedaan komposisi minor yang perlu diperhatikan
JIS	S45C	Jepang	Sifat yang serupa tetapi dengan unsur paduan yang berbeda

Tabel di atas menyoroti berbagai standar dan ekivalen untuk baja 1090. Perlu dicatat bahwa meskipun S45C serupa, mungkin mengandung unsur paduan yang berbeda yang dapat mempengaruhi kinerja dalam aplikasi tertentu.

Sifat Utama

Komposisi Kimia

Unsur (Simbol dan Nama)	Rentang Persentase (%)
C (Karbon)	0.85 - 0.95
Mn (Mangan)	0.60 - 0.90
Si (Silikon)	0.15 - 0.40
P (Fosfor)	≤ 0.04
S (Belerang)	≤ 0.05

Unsur paduan utama dalam baja 1090 adalah karbon, yang meningkatkan kekerasan dan kekuatan. Mangan memberikan kontribusi terhadap kekerasan dan meningkatkan ketangguhan, sementara silikon membantu dalam deoksidasi selama proses pembuatan baja. Fosfor dan belerang dijaga pada tingkat rendah untuk mempertahankan keduktilan dan mencegah kerapuhan.

Sifat Mekanis

Sifat	Kondisi/Temper	Suhu Uji	Nilai/Rentang Tipikal (Metrik)	Nilai/Rentang Tipikal (Imperial)	Standar Referensi untuk Metode Uji
Kekuatan Tarik	Annealed	Suhu Ruangan	620 - 850 MPa	90 - 123 ksi	ASTM E8
Kekuatan Leleh (0.2% offset)	Annealed	Suhu Ruangan	350 - 600 MPa	51 - 87 ksi	ASTM E8
Panjang	Annealed	Suhu Ruangan	15 - 20%	15 - 20%	ASTM E8
Kekerasan (Rockwell C)	Quenched & Tempered	Suhu Ruangan	50 - 60 HRC	50 - 60 HRC	ASTM E18
Kekuatan Impact	Quenched & Tempered	-20 °C	30 - 50 J	22 - 37 ft-lbf	ASTM E23

Sifat mekanis dari baja 1090 membuatnya cocok untuk aplikasi yang memerlukan kekuatan dan ketangguhan tinggi. Kombinasi kekuatan tarik dan kekuatan leleh menunjukkan kemampuannya untuk menahan beban yang signifikan, sementara nilai kekerasan menunjukkan ketahanan aus yang sangat baik.

Sifat Fisik

Sifat	Kondisi/Suhu	Nilai (Metrik)	Nilai (Imperial)
Kerapatan	Suhu Ruangan	7.85 g/cm³	0.284 lb/in³
Titik Leleh	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Konduktivitas Termal	Suhu Ruangan	45 W/m·K	31 BTU·in/(hr·ft²·°F)
Kapastitas Panas Spesifik	Suhu Ruangan	0.46 kJ/kg·K	0.11 BTU/lb·°F
Koeffisien Ekspansi Termal	Suhu Ruangan	11.5 x 10⁻⁶/K	6.4 x 10⁻⁶/°F

Kerapatan baja 1090 menunjukkan massa yang substansial, yang berkontribusi pada kekuatannya. Titik leleh cukup tinggi, memungkinkan untuk mempertahankan integritas struktural pada suhu tinggi. Konduktivitas termal dan kapasitas panas spesifik penting untuk aplikasi yang melibatkan transfer panas.

Ketahanan Korosi

Agen Korosif	Konsentrasi (%)	Suhu (°C/°F)	Peringkat Ketahanan	Catatan
Atmosferik	-	-	Baik	Risiko karatan tanpa perlindungan
Klorida	3-5	20-60 °C (68-140 °F)	Buruk	Rentan terhadap korosi pitting
Asam	10-20	Suhu Ruangan	Buruk	Tidak direkomendasikan untuk lingkungan asam
Alkalin	5-10	Suhu Ruangan	Baik	Ketahanan sedang, tetapi langkah perlindungan diperlukan

Baja 1090 menunjukkan ketahanan korosi sedang, terutama dalam kondisi atmosfer. Namun, ia rentan terhadap pitting di lingkungan klorida dan tidak boleh digunakan dalam aplikasi asam. Dibandingkan dengan baja tahan karat, seperti 304 atau 316, ketahanan korosi baja 1090 jauh lebih rendah, memerlukan pelapisan pelindung atau finishing di lingkungan korosif.

Ketahanan Terhadap Panas

Sifat/Batas	Suhu (°C)	Suhu (°F)	Keterangan
Suhu Layanan Kontinu Maks	300 °C	572 °F	Di atas ini, sifat akan menurun
Suhu Layanan Intermiten Maks	400 °C	752 °F	Hanya untuk paparan jangka pendek
Suhu Pengukuran	600 °C	1112 °F	Risiko oksidasi pada suhu ini

Pada suhu tinggi, baja 1090 mempertahankan kekuatannya tetapi mungkin mulai kehilangan kekerasan dan ketangguhan. Oksidasi dapat terjadi pada suhu tinggi, menyebabkan pengelupasan, yang dapat mempengaruhi integritas permukaan.

Sifat Fabrikasi

Kemudahan Las

Proses Pengelasan	Logam Isian yang Disarankan (Klasifikasi AWS)	Gas/Pelindung Umum	Catatan
MIG	ER70S-6	Argon + CO2	Pemanasan awal disarankan
TIG	ER70S-2	Argon	Memerlukan perlakuan panas pasca las

Pengelasan baja 1090 dapat menjadi tantangan karena kandungan karbon yang tinggi, yang dapat menyebabkan retakan. Pemanasan sebelum pengelasan dan perlakuan panas pasca las disarankan untuk mengurangi masalah ini.

Keefektifan Mesin

Parameter Pengolahan	Baja 1090	AISI 1212	Catatan/Saran
Indeks Keefektifan Mesin Relatif	60	100	1212 lebih mudah untuk diproses
Kecepatan Pemotongan Umum (Puter)	30-50 m/menit	60-80 m/menit	Sesuaikan berdasarkan alat

Baja 1090 memiliki keefektifan mesin sedang. Kecepatan pemotongan dan alat yang optimal harus digunakan untuk mencapai hasil terbaik, karena dapat menjadi keras dengan cepat.

Keformasian

Baja 1090 kurang mudah dibentuk dibandingkan dengan baja karbon rendah karena kandungan karbonnya yang lebih tinggi. Pembentukan dingin dimungkinkan tetapi mungkin memerlukan lebih banyak gaya dan dapat menyebabkan pengerasan. Pembentukan panas lebih layak, memungkinkan pembentukan yang lebih baik tanpa mengorbankan integritas material.

Perlakuan Panas

Proses Perlakuan	Rentang Suhu (°C/°F)	Waktu Perendaman Umum	Metode Pendinginan	Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan
Pemanasan	600 - 700 °C / 1112 - 1292 °F	1 - 2 jam	Udara	Pelemahan, meningkatkan keduktilan
Pendinginan	800 - 900 °C / 1472 - 1652 °F	30 menit	Minyak atau Air	Penguatan
Temper	200 - 600 °C / 392 - 1112 °F	1 jam	Udara	Mengurangi kerapuhan, meningkatkan ketangguhan

Proses perlakuan panas sangat mempengaruhi mikrostruktur baja 1090. Pendinginan meningkatkan kekerasan, sementara temperasi sangat penting untuk mengurangi kerapuhan dan meningkatkan ketangguhan.

Aplikasi Tipikal dan Penggunaan Akhir

Industri/Sektor	Contoh Aplikasi Khusus	Sifat Baja Kunci yang Digunakan dalam Aplikasi ini	Alasan Pemilihan
Otomotif	Shaft penggerak	Kekuatan tinggi, ketahanan aus	Daya tahan di bawah beban
Perkakas	Alat pemotong	Kekerasan, ketahanan tepi	Keberlanjutan kinerja
Mesin	Roda gigi	Ketangguhan, ketahanan lelah	Keandalan dalam operasi

Aplikasi lainnya mencakup:
- Shaft dan poros dalam mesin
- Komponen pegas
- Fastener berkekuatan tinggi

Baja 1090 dipilih untuk aplikasi ini karena kemampuannya untuk menahan stres dan aus yang tinggi, menjadikannya ideal untuk komponen yang memerlukan daya tahan dan kinerja.

Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Lebih Lanjut

Fitur/Sifat	Baja 1090	AISI 1045	AISI 1080	Catatan Pro/Kon atau Pertrade-off Singkat
Sifat Mekanis Kunci	Kekuatan Tinggi	Kekuatan Sedang	Kekuatan Tinggi	1090 menawarkan kekerasan yang lebih baik dibandingkan 1045
Aspek Korosi Kunci	Baik	Baik	Buruk	1090 kurang tahan korosi dibandingkan 1080
Kemudahan Las	Sulit	Sedang	Buruk	1045 lebih mudah dilas dibandingkan 1090
Keefektifan Mesin	Sedang	Baik	Buruk	1045 lebih mudah diproses dibandingkan 1090
Harga Relatif Aproksimasi	Sedang	Rendah	Sedang	Harga bervariasi sesuai permintaan pasar
Ketersediaan Tipikal	Sedang	Tinggi	Sedang	1045 lebih umum tersedia

Saat memilih baja 1090, pertimbangan mencakup sifat mekaniknya, potensi untuk korosi, dan tantangan dalam fabrikasi. Meskipun menawarkan kekuatan tinggi dan ketahanan aus, kemudahan las dan keefektifan mesin dapat membatasi penggunaannya dalam aplikasi tertentu. Memahami trade-off ini sangat penting bagi insinyur dan desainer saat menentukan bahan untuk proyek.

Sebagai kesimpulan, baja 1090 adalah baja karbon sedang yang kuat dengan keuntungan dan keterbatasan yang khas. Aplikasinya meliputi berbagai industri, menjadikannya bahan yang berharga untuk komponen berkinerja tinggi.