1137 Baja: Sifat dan Aplikasi Utama
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
1137 Steel diklasifikasikan sebagai baja paduan karbon sedang, terutama dikenal karena kombinasi kekuatan, ketangguhan, dan ketahanan aus yang sangat baik. Unsur paduan utama dalam baja 1137 mencakup karbon (C), mangan (Mn), dan silikon (Si), yang sangat mempengaruhi sifat mekaniknya dan kinerjanya dalam berbagai aplikasi.
Tinjauan Umum
Baja 1137 biasanya mengandung kandungan karbon sekitar 0,30% hingga 0,40%, yang berkontribusi pada kekuatan dan kekerasannya. Mangan, yang biasanya hadir dalam kisaran 0,60% hingga 0,90%, meningkatkan kemampuan pengerasan dan memperbaiki kekuatan tarik. Silikon, yang sering berkisar antara 0,15% hingga 0,40%, berfungsi untuk meningkatkan deoksidasi baja selama proses peleburan dan berkontribusi pada kekuatan keseluruhannya.
Karakteristik paling signifikan dari baja 1137 termasuk kemudahan permesinan yang baik, rasio kekuatan terhadap berat yang tinggi, dan ketahanan aus yang sangat baik. Sifat-sifat ini menjadikannya cocok untuk berbagai aplikasi rekayasa, terutama di sektor otomotif dan manufaktur.
Kelebihan Baja 1137:
- Kekuatan Tinggi: Menawarkan kekuatan tarik dan kekuatan hasil yang baik, menjadikannya cocok untuk aplikasi yang menanggung beban.
- Ketahanan Aus: Ketahanan aus yang sangat baik, menjadikannya ideal untuk komponen yang terkena gesekan.
- Kemudahan Pengerjaan: Umumnya mudah dikerjakan, memungkinkan proses manufaktur yang efisien.
Limitasi Baja 1137:
- Ketahanan Korosi: Ketahanan terhadap korosi yang moderat, yang mungkin memerlukan pelapisan pelindung di lingkungan tertentu.
- Kemampuan Pengelasan: Meskipun dapat dilas, mungkin memerlukan pemanasan awal dan perlakuan panas setelah pengelasan untuk menghindari retak.
Secara historis, baja 1137 telah digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk roda gigi, poros, dan komponen lain yang memerlukan kekuatan dan daya tahan tinggi. Posisi pasarannya kuat, dengan permintaan yang konsisten di industri yang memprioritaskan kinerja dan keandalan.
Nama Alternatif, Standar, dan Setara
| Organisasi Standar | Penunjukan/Kelas | Negara/Region Asal | Catatan/Keterangan |
|---|---|---|---|
| UNS | G11370 | USA | Setara terdekat dengan AISI 1137 |
| AISI/SAE | 1137 | USA | Baja paduan karbon sedang |
| ASTM | A108 | USA | Spesifikasi standar untuk batang baja karbon selesai dingin |
| EN | 1.1181 | Eropa | Kelas setara dengan perbedaan komposisi minor |
| JIS | S45C | Jepang | Sifat serupa, tetapi dengan batas kandungan karbon yang berbeda |
Tabel di atas menyoroti berbagai standar dan setara untuk baja 1137. Yang penting, sementara kelas seperti S45C dan 1.1181 mungkin tampak setara, mereka dapat berbeda dalam unsur paduan spesifik dan sifat mekanik, yang dapat memengaruhi kinerja dalam aplikasi kritis.
Sifat Kunci
Komposisi Kimia
| Elemen (Simbol dan Nama) | Kisaran Persentase (%) |
|---|---|
| C (Karbon) | 0.30 - 0.40 |
| Mn (Mangan) | 0.60 - 0.90 |
| Si (Silikon) | 0.15 - 0.40 |
| P (Fosfor) | ≤ 0.04 |
| S (Belerang) | ≤ 0.05 |
Peran utama dari elemen paduan kunci dalam baja 1137 adalah sebagai berikut:
- Karbon (C): Meningkatkan kekerasan dan kekuatan melalui pengerasan larutan padat dan pembentukan karbida.
- Mangan (Mn): Meningkatkan kemampuan pengerasan dan kekuatan tarik, sekaligus meningkatkan ketahanan baja terhadap aus.
- Silikon (Si): Bertindak sebagai deoksidizer selama produksi baja dan berkontribusi pada kekuatan keseluruhan baja.
Sifat Mekanik
| Sifat | Kondisi/Suhu | Nilai Rata-rata/Kisaran (Metrik) | Nilai Rata-rata/Kisaran (Imperial) | Standar Referensi untuk Metode Uji |
|---|---|---|---|---|
| Kekuatan Tarik | Dilunakkan | 600 - 800 MPa | 87 - 116 ksi | ASTM E8 |
| Kekuatan Hasil (0.2% offset) | Dilunakkan | 350 - 500 MPa | 51 - 73 ksi | ASTM E8 |
| Pertambahan Panjang | Dilunakkan | 15 - 20% | 15 - 20% | ASTM E8 |
| Kekerasan (Rockwell C) | Dilunakkan | 20 - 30 HRC | 20 - 30 HRC | ASTM E18 |
| Kekuatan Impact | -40°C | 30 - 50 J | 22 - 37 ft-lbf | ASTM E23 |
Kombinasi dari sifat mekanik ini membuat baja 1137 sangat cocok untuk aplikasi yang melibatkan beban dinamis dan persyaratan integritas struktural, seperti dalam komponen otomotif dan bagian mesin.
Sifat Fisik
| Sifat | Kondisi/Suhu | Nilai (Metrik) | Nilai (Imperial) |
|---|---|---|---|
| Kepadatan | - | 7.85 g/cm³ | 0.284 lb/in³ |
| Titik Leleh/Kisaran | - | 1425 - 1540 °C | 2600 - 2800 °F |
| Konduktivitas Termal | 20°C | 45 W/m·K | 31 BTU·in/h·ft²·°F |
| Kapasitas Panas Spesifik | 20°C | 460 J/kg·K | 0.11 BTU/lb·°F |
| Resistivitas Listrik | 20°C | 0.0006 Ω·m | 0.00002 Ω·in |
Sifat fisik kunci seperti kepadatan dan konduktivitas termal sangat signifikan untuk aplikasi di mana berat dan perpindahan panas sangat penting. Kepadatan baja 1137 memungkinkan desain yang kokoh tanpa berat berlebihan, sementara konduktivitas termalnya memastikan transfer panas yang efisien dalam aplikasi seperti komponen mesin.
Ketahanan Korosi
| Agens Korosif | Konsentrasi (%) | Suhu (°C) | Peringkat Ketahanan | Catatan |
|---|---|---|---|---|
| Klorida | 3-10 | 20-60 | Adil | Risiko pitting |
| Asam Sulfat | 10-30 | 20-40 | Poor | Tidak direkomendasikan |
| Natrium Hidroksida | 5-20 | 20-60 | Adil | Rentan terhadap SCC |
Baja 1137 menunjukkan ketahanan korosi yang moderat, terutama di lingkungan dengan klorida dan zat alkali. Ia rentan terhadap korosi pitting dan retak korosi stres (SCC) dalam kondisi tertentu. Dibandingkan dengan kelas seperti AISI 4140, yang memiliki ketahanan korosi lebih baik karena kandungan kromi yang lebih tinggi, baja 1137 mungkin memerlukan pelapisan atau perlakuan pelindung di lingkungan korosif.
Ketahanan Panas
| Sifat/Batas | Suhu (°C) | Suhu (°F) | Keterangan |
|---|---|---|---|
| Suhu Layanan Kontinu Maks | 400 | 752 | Cocok untuk panas sedang |
| Suhu Layanan Intermiten Maks | 500 | 932 | Hanya untuk paparan jangka pendek |
| Suhu Penggelasan | 600 | 1112 | Risiko oksidasi di atas suhu ini |
Pada suhu tinggi, baja 1137 mempertahankan kekuatannya tetapi mungkin mulai kehilangan kekerasan dan ketangguhan. Oksidasi dapat menjadi masalah, terutama di atas 600 °C, yang memerlukan pertimbangan hati-hati dalam aplikasi suhu tinggi.
Sifat Fabricasi
Kemampuan Pengelasan
| Proses Pengelasan | Paduan Logam Pengisi yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS) | Gas/Fluks Pelindung Tipikal | Catatan |
|---|---|---|---|
| MIG | ER70S-6 | Argon + CO2 | Pemanasan awal dianjurkan |
| TIG | ER70S-2 | Argon | Dibutuhkan perlakuan panas setelah pengelasan |
Baja 1137 dapat dilas tetapi memerlukan pemanasan awal untuk meminimalkan risiko retak. Perlakuan panas setelah pengelasan juga dianjurkan untuk mengurangi stres residu dan meningkatkan ketangguhan.
Kemudahan Pengerjaan
| Parameter Pengerjaan | [Baja 1137] | AISI 1212 | Catatan/Tips |
|---|---|---|---|
| Indeks Kemudahan Pengerjaan Relatif | 70 | 100 | Kemudahan pengerjaan yang baik, tetapi lebih keras dari 1212 |
| Kecepatan Pemotongan Tipikal (Pembubutan) | 30 m/menit | 50 m/menit | Gunakan alat baja kecepatan tinggi |
Kondisi pengerjaan yang optimal mencakup penggunaan alat tajam dan kecepatan pemotongan yang sesuai untuk mencapai hasil akhir permukaan terbaik dan masa pakai alat yang lebih lama.
Formabilitas
Baja 1137 menunjukkan formabilitas yang baik, cocok untuk proses pembentukan dingin dan panas. Namun, harus hati-hati dengan radius bengkok untuk menghindari retak, terutama dalam aplikasi pembentukan dingin.
Perlakuan Panas
| Proses Perlakuan | Kisaran Suhu (°C) | Waktu Perendaman Tipikal | Metode Pendinginan | Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan |
|---|---|---|---|---|
| Dilunakkan | 600 - 700 | 1 - 2 jam | Udara | Pelunakan, meningkatkan duktilitas |
| Quenching + Tempering | 850 - 900 | 30 menit | Minyak | Meningkatkan kekerasan dan kekuatan |
Selama perlakuan panas, baja 1137 mengalami transformasi metalurgi yang meningkatkan sifat mekaniknya. Quenching diikuti dengan tempering dapat secara signifikan meningkatkan kekerasan sambil mempertahankan ketangguhan.
Aplikasi dan Penggunaan Akhir yang Umum
| Industri/Sektor | Contoh Aplikasi Spesifik | Sifat Baja Kunci yang Digunakan dalam Aplikasi Ini | Alasan Pemilihan |
|---|---|---|---|
| Otomotif | Gigi | Kekuatan tinggi, ketahanan aus | Penting untuk daya tahan |
| Manufaktur | Pors | Ketangguhan, kemudahan pengerjaan | Kritis untuk kinerja |
| Penerbangan | Komponen struktural | Rasio kekuatan terhadap berat | Penting untuk efisiensi |
Aplikasi lainnya meliputi:
- Komponen mesin
- Pengikat
- Peralatan
Baja 1137 sering dipilih karena keseimbangannya antara kekuatan dan kemudahan pengerjaan, menjadikannya ideal untuk komponen yang memerlukan daya tahan dan kemudahan dalam manufaktur.
Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Lebih Lanjut
| Fitur/Sifat | [Baja 1137] | [AISI 4140] | [AISI 1045] | Catatan Singkat Pro/Kon atau Trade-off |
|---|---|---|---|---|
| Sifat Mekanik Utama | Kekuatan tinggi | Ketangguhan lebih tinggi | Kekuatan sedang | 4140 menawarkan ketangguhan yang lebih baik tetapi lebih sulit untuk dikerjakan |
| Aspek Korosi Utama | Moderate | Baik | Adil | 4140 memiliki ketahanan korosi yang lebih baik karena kromi |
| Kemampuan Pengelasan | Moderate | Baik | Adil | 4140 mungkin memerlukan lebih banyak pemanasan awal |
| Kemudahan Pengerjaan | Baik | Adil | Bagus | 1045 lebih mudah dikerjakan |
| Perkiraan Biaya Relatif | Moderat | Lebih tinggi | Lebih rendah | Pertimbangan biaya bervariasi berdasarkan aplikasi |
| Ketersediaan Tipikal | Umum | Kurang umum | Sangat umum | 1045 tersedia secara luas |
Ketika memilih baja 1137, pertimbangan termasuk sifat mekaniknya, biaya-efektivitas, dan ketersediaan. Meskipun menawarkan keseimbangan yang baik antara kekuatan dan kemudahan pengerjaan, alternatif seperti AISI 4140 mungkin lebih disukai dalam aplikasi yang memerlukan ketangguhan atau ketahanan korosi yang lebih tinggi. Selain itu, kemampuan pengelasan dan kemudahan pengerjaan baja 1137 yang moderat membuatnya cocok untuk berbagai proses manufaktur, meskipun perhatian harus diberikan untuk menghindari masalah selama fabrikasi.