10B30 Baja: Properti dan Aplikasi Kunci
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Stel 10B30 adalah baja paduan karbon sedang yang terutama digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan kemampuan pengerasan dan tahan aus yang baik. Diklasifikasikan sebagai baja paduan rendah, ia biasanya mengandung campuran seimbang karbon, mangan, dan boron, yang secara signifikan meningkatkan sifat mekaniknya. Unsur paduan utama dalam baja 10B30 meliputi:
- Karbon (C): Meningkatkan kekerasan dan kekuatan.
- Mangan (Mn): Meningkatkan kemampuan pengerasan dan kekuatan tarik.
- Boron (B): Meningkatkan kemampuan pengerasan, memungkinkan pengerasan yang lebih dalam selama perlakuan panas.
Ikhtisar Komprehensif
Baja 10B30 dikenal karena kombinasi kekuatan, ketangguhan, dan ketahanan aus yang sangat baik, menjadikannya cocok untuk berbagai aplikasi teknik. Kandungan karbon sedang memungkinkan keseimbangan yang baik antara duktilitas dan kekuatan, sementara penambahan boron meningkatkan kemampuan pengerasannya, memungkinkan mencapai tingkat kekerasan yang lebih tinggi melalui proses perlakuan panas.
Kelebihan Baja 10B30:
- Kekerasan Tinggi: Cocok untuk aplikasi yang membutuhkan ketahanan aus.
- Ketangguhan Baik: Mempertahankan integritas struktural di bawah beban benturan.
- Aplikasi yang Serbaguna: Dapat digunakan di berbagai sektor, termasuk otomotif dan mesin.
Limitasi Baja 10B30:
- Masalah Weldability: Memerlukan perhatian ekstra selama pengelasan karena potensi retakan.
- Ketahanan Korosi: Tidak se-resisten terhadap korosi dibandingkan baja tahan karat, membatasi penggunaannya di lingkungan yang keras.
Secara sejarah, 10B30 telah menemukan ceruknya dalam memproduksi komponen seperti roda gigi, poros, dan bagian mesin lainnya di mana kekuatan dan ketahanan aus sangat penting. Posisi pasarnya stabil, dengan permintaan yang konsisten di industri yang memprioritaskan daya tahan dan kinerja.
Nama Alternatif, Standar, dan Ekivalen
| Organisasi Standar | Penunjukan/Gred | Negara/Region Asal | Catatan/Keterangan |
|---|---|---|---|
| UNS | G10430 | USA | Ekivalen terdekat dengan AISI 1030 dengan penambahan boron |
| AISI/SAE | 10B30 | USA | Baja karbon sedang dengan boron untuk meningkatkan kemampuan pengerasan |
| ASTM | A29/A29M | USA | Spesifikasi umum untuk baja paduan |
| EN | 1.0503 | Eropa | Sifat serupa, perbedaan komposisi minor |
| JIS | S45C | Jepang | Sebanding, tetapi tidak memiliki penambahan boron |
| ISO | 10B30 | Internasional | Penunjukan standar internasional |
Perbedaan antara gred setara dapat berdampak signifikan terhadap kinerja. Misalnya, sementara S45C memiliki kandungan karbon yang mirip, ia tidak memiliki penambahan boron yang meningkatkan kemampuan pengerasan pada 10B30, menjadikannya kurang cocok untuk aplikasi yang membutuhkan pengerasan yang dalam.
Sifat Kunci
Komposisi Kimia
| Unsur (Simbol dan Nama) | Rentang Persentase (%) |
|---|---|
| C (Karbon) | 0.28 - 0.34 |
| Mn (Mangan) | 0.60 - 0.90 |
| B (Boron) | 0.001 - 0.005 |
| Si (Silicon) | 0.15 - 0.40 |
| P (Fosfor) | ≤ 0.035 |
| S (Belerang) | ≤ 0.035 |
Unsur paduan kunci dalam baja 10B30 memainkan peran penting dalam mendefinisikan sifatnya. Karbon berkontribusi terhadap kekerasan dan kekuatan, sementara mangan meningkatkan kemampuan pengerasan dan kekuatan tarik. Boron, meskipun ada dalam jumlah kecil, secara signifikan meningkatkan kemampuan baja untuk mengeras selama perlakuan panas, menjadikannya cocok untuk aplikasi yang memerlukan ketahanan aus tinggi.
Sifat Mekanik
| Sifat | Kondisi/Temper | Suhu Uji | Nilai/Rentang Tipikal (Metrik) | Nilai/Rentang Tipikal (Imperial) | Standar Referensi untuk Metode Uji |
|---|---|---|---|---|---|
| Kekuatan Tarik | Dikuar dan Ditemperatur | Suhu Ruang | 800 - 1000 MPa | 116,000 - 145,000 psi | ASTM E8 |
| Kekuatan Lumer (0.2% offset) | Dikuar dan Ditemperatur | Suhu Ruang | 600 - 800 MPa | 87,000 - 116,000 psi | ASTM E8 |
| Memanjang | Dikuar dan Ditemperatur | Suhu Ruang | 10 - 15% | 10 - 15% | ASTM E8 |
| Kekerasan (HRC) | Dikuar dan Ditemperatur | Suhu Ruang | 30 - 40 HRC | 30 - 40 HRC | ASTM E18 |
| Kekuatan Benturan | Charpy V-notch | -20°C | 20 - 30 J | 15 - 22 ft-lbf | ASTM E23 |
Sifat mekanik baja 10B30 membuatnya sangat cocok untuk aplikasi yang melibatkan beban dinamis dan integritas struktural. Kekuatan tarik dan kekuatan lumer yang tinggi memungkinkannya menahan stres signifikan, sementara memanjang dan kekuatan benturan memastikan bahwa ia dapat menyerap energi tanpa retak, menjadikannya ideal untuk komponen yang dikenakan beban kejutan.
Sifat Fisik
| Sifat | Kondisi/Suhu | Nilai (Metrik) | Nilai (Imperial) |
|---|---|---|---|
| Kepadatan | Suhu Ruang | 7.85 g/cm³ | 0.284 lb/in³ |
| Titik Leleh/Rentang | - | 1425 - 1540 °C | 2600 - 2800 °F |
| Konduktivitas Termal | Suhu Ruang | 45 W/m·K | 31 BTU·in/h·ft²·°F |
| Kapasitas Panas Spesifik | Suhu Ruang | 0.46 kJ/kg·K | 0.11 BTU/lb·°F |
| Resistivitas Listrik | Suhu Ruang | 0.0006 Ω·m | 0.000035 Ω·in |
Kepadatan baja 10B30 menunjukkan massanya per satuan volume, yang penting untuk aplikasi di mana berat merupakan faktor kritis. Konduktivitas termal menunjukkan kemampuannya untuk menghantarkan panas, yang bisa signifikan dalam aplikasi yang melibatkan fluktuasi suhu. Kapasitas panas spesifik menunjukkan berapa banyak energi yang diperlukan untuk menaikkan suhu baja, memengaruhi pengelolaan termalnya di lingkungan operasional.
Ketahanan Korosi
| Agen Korosif | Konsentrasi (%) | Suhu (°C/°F) | Peringkat Ketahanan | Catatan |
|---|---|---|---|---|
| Atmosferik | Bervariasi | Ambien | Adil | Rentan terhadap karat |
| Klorida | Bervariasi | Ambien | Kurang Baik | Risiko pitting |
| Asam | Bervariasi | Ambien | Kurang Baik | Tidak direkomendasikan |
| Alkalin | Bervariasi | Ambien | Adil | Ketahanan terbatas |
Baja 10B30 memiliki ketahanan korosi sedang, terutama karena kandungan karbonnya. Di bawah kondisi atmosfer, ia dapat berkarat jika tidak dilindungi dengan benar. Kehadiran klorida secara signifikan meningkatkan risiko korosi pitting, menjadikannya tidak cocok untuk aplikasi maritim tanpa lapisan pelindung. Jika dibandingkan dengan baja tahan karat, ketahanan korosi baja 10B30 terbatas, sehingga memerlukan perhatian lebih di lingkungan yang diharapkan terkena agen korosif.
Ketahanan Panas
| Sifat/Batas | Suhu (°C) | Suhu (°F) | Keterangan |
|---|---|---|---|
| Suhu Layanan Kontinu Maks | 400 °C | 752 °F | Cocok untuk suhu sedang |
| Suhu Layanan Sementara Maks | 500 °C | 932 °F | Paparan jangka pendek saja |
| Suhu Penggilingan | 600 °C | 1112 °F | Risiko oksidasi di atas suhu ini |
| Pertimbangan Kekuatan Creep | 450 °C | 842 °F | Mulai terdegradasi pada suhu ini |
Pada suhu yang tinggi, baja 10B30 mempertahankan kekuatannya tetapi mungkin mengalami oksidasi dan penggilingan, terutama di atas 600 °C. Kinerjanya dalam aplikasi suhu tinggi terbatas, dan harus diperhatikan untuk menghindari paparan berkepanjangan pada suhu yang melebihi batas layanan maksimumnya.
Sifat Pembentukan
Weldability
| Proses Pengelasan | Logam Pengisi yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS) | Gas/Fluks Pelindung Tipikal | Catatan |
|---|---|---|---|
| MIG | ER70S-6 | Campuran Argon/CO2 | Preheat direkomendasikan |
| TIG | ER70S-2 | Argon | Memerlukan perlakuan pasca-pengelasan |
| Stick | E7018 | Tidak Ada | Gunakan elektroda hidrogen rendah |
Baja 10B30 menghadapi tantangan dalam pengelasan karena kandungan karbon sedangnya, yang dapat menyebabkan retakan jika tidak dikelola dengan baik. Pemanasan tambahan sebelum pengelasan sering kali direkomendasikan untuk mengurangi risiko kejutan termal. Perlakuan panas setelah pengelasan juga dapat membantu meredakan stres dan meningkatkan integritas keseluruhan dari lasan.
Machinability
| Parameter Pemesinan | Baja 10B30 | Baja AISI 1212 | Catatan/Saran |
|---|---|---|---|
| Indeks Machinability Relatif | 60 | 100 | 10B30 kurang mudah diproses |
| Kecepatan Pemotongan Tipikal (Putaran) | 50 m/menit | 80 m/menit | Gunakan alat karbida |
Baja 10B30 memiliki indeks machinability yang lebih rendah dibandingkan AISI 1212, yang dikenal karena machinabilitas yang sangat baik. Ketika memproses 10B30, penting untuk menggunakan kecepatan pemotongan dan alat yang sesuai untuk mencapai hasil yang optimal dan meminimalkan aus alat.
Formabilitas
Baja 10B30 menunjukkan formabilitas sedang, membuatnya cocok untuk proses pembentukan dingin dan panas. Namun, perhatian harus diberikan untuk menghindari pengerasan kerja yang berlebihan, yang dapat menyebabkan retakan selama pembengkokan atau pembentukan. Jari-jari pembengkokan yang direkomendasikan harus dipatuhi, dan alat yang tepat harus digunakan untuk memastikan kualitas.
Perlakuan Panas
| Proses Perlakuan | Range Suhu (°C/°F) | Waktu Perendaman Tipikal | Metode Pendinginan | Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan |
|---|---|---|---|---|
| Peregangan | 600 - 700 °C / 1112 - 1292 °F | 1 - 2 jam | Udara | Melembutkan, meningkatkan duktilitas |
| Quenching | 800 - 850 °C / 1472 - 1562 °F | 30 menit | Minyak atau Air | Pengerasan, meningkatkan kekuatan |
| Tempering | 400 - 600 °C / 752 - 1112 °F | 1 jam | Udara | Mengurangi kerapuhan, meningkatkan ketangguhan |
Proses perlakuan panas berpengaruh signifikan terhadap mikrostruktur dan sifat baja 10B30. Quenching meningkatkan kekerasan, sementara tempering mengurangi kerapuhan, memungkinkan keseimbangan antara kekuatan dan ketangguhan. Proses peregangan melembutkan baja, membuatnya lebih mudah dikerjakan selama fabrikasi.
Aplikasi Tipikal dan Penggunaan Akhir
| Industri/Sektor | Contoh Aplikasi Spesifik | Sifat Baja Utama yang Digunakan dalam Aplikasi ini | Alasan Pemilihan |
|---|---|---|---|
| Otomotif | Roda gigi | Kekuatan tinggi, ketahanan aus | Daya tahan di bawah beban |
| Mesin | Poros | Ketangguhan, ketahanan benturan | Integritas struktural |
| Konstruksi | Pengikat | Kekerasan, kekuatan tarik | Keterandalan dalam perakitan |
Aplikasi lain termasuk:
- Komponen alat
- Bagian mesin berat
- Peralatan pertanian
Baja 10B30 sering dipilih untuk aplikasi di mana kekuatan tinggi dan ketahanan aus sangat penting. Kemampuannya untuk mempertahankan kinerja di bawah beban dinamis menjadikannya pilihan utama di sektor otomotif dan mesin.
Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Lanjutan
| Fitur/Sifat | Baja 10B30 | Baja AISI 4140 | Baja S45C | Catatan Singkat Pro/Kon |
|---|---|---|---|---|
| Sifat Mekanik Utama | Kekuatan tinggi | Ketangguhan lebih tinggi | Kekuatan sedang | 10B30 lebih baik untuk ketahanan aus |
| Aspek Korosi Utama | Adil | Baik | Adil | 4140 menawarkan ketahanan korosi yang lebih baik |
| Weldability | Sedang | Baik | Sedang | 4140 lebih mudah dilas |
| Machinability | Sedang | Adil | Baik | 10B30 kurang mudah diproses |
| Formabilitas | Sedang | Adil | Baik | 10B30 memerlukan penanganan hati-hati |
| Perkiraan Biaya Relatif | Sedang | Lebih tinggi | Lebih rendah | Biaya bervariasi menurut kondisi pasar |
| Ketersediaan Tipikal | Umum | Umum | Umum | Semua gred tersedia secara luas |
Ketika memilih baja 10B30, pertimbangan mencakup sifat mekaniknya, biaya efektivitas, dan ketersediaan. Sementara menawarkan ketahanan aus yang sangat baik, weldability dan machinability-nya mungkin memerlukan perhatian tambahan selama fabrikasi. Memahami persyaratan spesifik dari aplikasi akan memandu pemilihan 10B30 atau alternatifnya.
Secara ringkas, baja 10B30 adalah baja paduan karbon sedang yang serbaguna dan unggul dalam aplikasi yang membutuhkan kekuatan dan ketahanan aus. Sifat uniknya, dikombinasikan dengan perhatian terhadap faktor fabrikasi dan lingkungan, menjadikannya bahan yang berharga di berbagai sektor teknik.