1141 Baja: Properti dan Ikhtisar Aplikasi Kunci
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Stainless steel 1141 diklasifikasikan sebagai baja paduan karbon sedang, terutama dikenal karena kemampuan pengerasan dan kekuatannya yang sangat baik. Ini biasanya mengandung komposisi seimbang dari karbon, mangan, dan elemen paduan lainnya, yang berkontribusi pada sifat mekaniknya dan fleksibilitas dalam berbagai aplikasi. Elemen paduan utama dalam stainless steel 1141 mencakup:
- Karbon (C): Meningkatkan kekerasan dan kekuatan.
- Mangan (Mn): Meningkatkan kemampuan pengerasan dan kekuatan tarik.
- Silikon (Si): Meningkatkan kekuatan dan meningkatkan ketahanan terhadap oksidasi.
Tinjauan Komprehensif
Stainless steel 1141 diakui karena kemampuannya untuk mencapai kekuatan tinggi dan ketangguhan, menjadikannya cocok untuk berbagai aplikasi rekayasa. Konten karbon sedangnya memungkinkan ketahanan aus yang baik sambil mempertahankan duktilitas, yang penting untuk komponen yang terkena beban dinamis. Sifat baja ini dapat lebih ditingkatkan melalui proses perlakuan panas, seperti pendinginan dan tempering, yang memperbaiki kekerasan dan kekuatan tariknya.
Keuntungan Baja 1141:
- Kekuatan Tinggi: Cocok untuk aplikasi yang memerlukan kapasitas beban tinggi.
- Ketahanan Aus yang Baik: Ideal untuk komponen yang mengalami gesekan dan aus.
- Fabrikasi yang Fleksibel: Dapat dilas dan diproses secara efektif dengan teknik yang tepat.
Limitation dari Baja 1141:
- Kerentanan terhadap Korosi: Membutuhkan pelapisan atau perlakuan perlindungan di lingkungan korosif.
- Formabilitas Terbatas: Tidak sefleksibel baja karbon lebih rendah.
Secara historis, baja 1141 telah digunakan dalam pembuatan gear, poros, dan komponen lain di mana kekuatan dan daya tahan sangat penting. Posisi pasarnya solid, dengan permintaan konsisten di industri seperti otomotif, penerbangan, dan pembuatan mesin.
Nama Alternatif, Standar, dan Ekivalen
| Organisasi Standar | Deskripsi/Kelas | Negara/Region Asal | Catatan/Keterangan |
|---|---|---|---|
| UNS | G11410 | USA | Ekivalen terdekat dengan AISI 1141 |
| AISI/SAE | 1141 | USA | Baja paduan karbon sedang |
| ASTM | A108 | USA | Spesifikasi standar untuk batang baja karbon yang diselesaikan dingin |
| EN | 1.0737 | Eropa | Sifat serupa, perbedaan komposisi kecil |
| JIS | S45C | Jepang | Kelas sebanding dengan sedikit variasi dalam kandungan karbon |
Perbedaan antara kelas ekivalen dapat berdampak signifikan pada kinerja. Misalnya, meskipun AISI 1141 dan S45C serupa, S45C mungkin memiliki kemampuan pengerasan yang sedikit lebih rendah karena kandungan mangan yang lebih rendah.
Sifat Utama
Komposisi Kimia
| Elemen (Simbol dan Nama) | Rentang Persentase (%) |
|---|---|
| C (Karbon) | 0.38 - 0.44 |
| Mn (Mangan) | 0.60 - 0.90 |
| Si (Silikon) | 0.15 - 0.40 |
| P (Fosfor) | ≤ 0.035 |
| S (Belerang) | ≤ 0.040 |
Peran utama karbon dalam baja 1141 adalah untuk meningkatkan kekerasan dan kekuatan, sementara mangan secara signifikan meningkatkan kemampuan pengerasan dan kekuatan tarik. Silikon berkontribusi pada peningkatan kekuatan dan ketahanan terhadap oksidasi, menjadikannya bermanfaat untuk aplikasi suhu tinggi.
Sifat Mekanis
| Sifat | Kondisi/Temper | Suhu Uji | Nilai/Rentang Tipikal (Metrik) | Nilai/Rentang Tipikal (Imperial) | Standar Referensi untuk Metode Uji |
|---|---|---|---|---|---|
| Kekuatan Tarik | Diannealing | Suhu Ruangan | 620 - 750 MPa | 90 - 110 ksi | ASTM E8 |
| Kekuatan Lulus (0.2% offset) | Diannealing | Suhu Ruangan | 350 - 450 MPa | 51 - 65 ksi | ASTM E8 |
| Pemanjangan | Diannealing | Suhu Ruangan | 15 - 20% | 15 - 20% | ASTM E8 |
| Kekerasan (Rockwell C) | Pendinginan & Tempered | Suhu Ruangan | 30 - 40 HRC | 30 - 40 HRC | ASTM E18 |
| Kekuatan Impak | Pendinginan & Tempered | -20°C (-4°F) | 30 - 50 J | 22 - 37 ft-lbf | ASTM E23 |
Kombinasi dari kekuatan tarik dan kekuatan lulus yang tinggi membuat baja 1141 cocok untuk aplikasi yang memerlukan ketahanan terhadap deformasi di bawah beban, seperti pada komponen struktural dan bagian mesin.
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 | 45 W/m·K | 31 BTU·in/h·ft²·°F |
| Kapasitas Panas Spesifik | Suhu Ruangan | 0.46 kJ/kg·K | 0.11 BTU/lb·°F |
| Resistivitas Listrik | Suhu Ruangan | 0.0000017 Ω·m | 0.0000017 Ω·in |
Kepadatan baja 1141 menunjukkan bobotnya yang substansial, yang menjadi pertimbangan dalam aplikasi di mana pengurangan bobot sangat penting. Konduktivitas termal dan kapasitas panas spesifik menunjukkan kesesuaiannya untuk aplikasi yang melibatkan transfer panas.
Ketahanan Korosi
| Agen Korosif | Konsentrasi (%) | Suhu (°C/°F) | Peringkat Ketahanan | Catatan |
|---|---|---|---|---|
| Klorida | 3-5 | 25°C (77°F) | Baik | Risiko korosi pitting |
| Asam Sulfat | 10-20 | 25°C (77°F) | Buruk | Tidak disarankan |
| Air Laut | - | 25°C (77°F) | Baik | Membutuhkan pelapis pelindung |
Baja 1141 menunjukkan ketahanan sedang terhadap korosi, terutama di lingkungan klorida, di mana ia rentan terhadap pitting. Dibandingkan dengan baja tahan karat, seperti AISI 304, yang menawarkan ketahanan korosi yang sangat baik, baja 1141 memerlukan langkah perlindungan tambahan di lingkungan yang keras.
Ketahanan Panas
| Sifat/Batas | Suhu (°C) | Suhu (°F) | Keterangan |
|---|---|---|---|
| Suhu Layanan Kontinu Maks | 400°C | 752°F | Cocok untuk aplikasi suhu sedang |
| Suhu Layanan Intermiten Maks | 500°C | 932°F | Pajanan waktu singkat saja |
| Suhu Pengelupasan | 600°C | 1112°F | Risiko oksidasi melebihi batas ini |
Pada suhu tinggi, baja 1141 mempertahankan kekuatannya tetapi mungkin mengalami oksidasi jika tidak dilindungi dengan benar. Ini cocok untuk aplikasi yang melibatkan panas sedang tetapi harus dipantau untuk risiko pengelupasan.
Sifat Fabrikasi
Kebercayaan Las
| Proses Las | Logam Pengisi yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS) | Gas/Flux Pelindung Tipikal | Catatan |
|---|---|---|---|
| MIG | ER70S-6 | Campuran Argon + CO2 | Pra-panas disarankan |
| TIG | ER70S-2 | Argon | Membutuhkan permukaan bersih |
| Stick | E7018 | - | Perlakuan panas pasca-las mungkin diperlukan |
Baja 1141 dapat dilas menggunakan berbagai metode, tetapi pemanasan awal sering disarankan untuk mencegah retakan. Perlakuan panas pasca-las dapat meningkatkan sifat area las.
Kemudahan Pemesinan
| Parameter Pemesinan | Baja 1141 | AISI 1212 | Catatan/Tips |
|---|---|---|---|
| Indeks Kemudahan Pemesinan Relatif | 60 | 100 | 1141 lebih sulit untuk diproses |
| Kecepatan Pemotongan Tipikal | 30-50 m/menit | 60-80 m/menit | Gunakan alat baja kecepatan tinggi |
Pemrosesan baja 1141 memerlukan pertimbangan cermat terhadap alat dan kecepatan pemotongan. Ini kurang mudah diproses dibandingkan baja karbon yang lebih rendah, sehingga memerlukan penggunaan alat pemotong berkualitas tinggi.
Formabilitas
Baja 1141 memiliki formabilitas terbatas karena kandungan karbon sedeng. Pendinginan dingin dimungkinkan tetapi dapat menyebabkan pengerasan kerja, yang memerlukan pengendalian cermat terhadap jari-jari pembengkokan dan proses pembentukan.
Perlakuan Panas
| Proses Perlakuan | Rentang Suhu (°C/°F) | Waktu Perendaman Tipikal | Metode Pendinginan | Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan |
|---|---|---|---|---|
| Pemanasan | 600 - 700 °C / 1112 - 1292 °F | 1-2 jam | Udara | Mengurangi kekerasan, meningkatkan duktilitas |
| Pendinginan | 800 - 850 °C / 1472 - 1562 °F | 30 menit | Minyak atau Air | Meningkatkan kekerasan |
| Tempering | 400 - 600 °C / 752 - 1112 °F | 1 jam | Udara | Mengurangi kerapuhan, meningkatkan ketangguhan |
Proses perlakuan panas secara signifikan mengubah mikrostruktur baja 1141, meningkatkan kekerasan dan kekuatannya sambil memungkinkan sifat yang dirancang berdasarkan persyaratan aplikasi tertentu.
Aplikasi Tipikal dan Penggunaan Akhir
| Industri/Sektor | Contoh Aplikasi Spesifik | Sifat Baja Kunci yang Digunakan dalam Aplikasi Ini | Alasan Pemilihan |
|---|---|---|---|
| Otomotif | Gear | Kekuatan tinggi, ketahanan aus | Penting untuk daya tahan |
| Mesin | Poros | Ketangguhan, ketahanan terhadap kelelahan | Kritis untuk kinerja |
| Penerbangan | Komponen struktural | Rasio kekuatan-terhadap-berat yang tinggi | Penting untuk keselamatan dan efisiensi |
Aplikasi lain termasuk:
* - Pengikat
* - Poros
* - Poros engkol
Baja 1141 dipilih untuk aplikasi ini karena sifat mekaniknya yang sangat baik, yang memastikan keandalan dan kinerja dalam kondisi yang menuntut.
Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan wawasan lebih lanjut
| Fitur/Sifat | Baja 1141 | AISI 1045 | AISI 4140 | Catatan Pro/Kon atau Trade-off Singkat |
|---|---|---|---|---|
| Sifat Mekanik Utama | Kekuatan Tinggi | Kekuatan Sedang | Kekuatan Tinggi | 1141 menawarkan keseimbangan antara kekuatan dan duktilitas |
| Aspek Korosi Utama | Ketahanan Baik | Ketahanan Buruk | Ketahanan Baik | 4140 lebih baik untuk lingkungan korosif |
| Kebercayaan Las | Sedang | Bagus | Baik | 1141 membutuhkan pemanasan awal untuk pengelasan |
| Kemudahan Pemesinan | Sedang | Bagus | Baik | 1141 lebih sulit untuk diproses |
| Perkiraan Biaya Relatif | Sedang | Rendah | Tinggi | Biaya bervariasi berdasarkan kondisi pasar |
| Ketersediaan Tipikal | Umum | Sangat umum | Umum | 1141 tersedia luas dalam berbagai bentuk |
Ketika memilih baja 1141, pertimbangan meliputi sifat mekaniknya, efisiensi biaya, dan ketersediaan. Penting untuk mengevaluasi persyaratan spesifik dari aplikasi, seperti kondisi beban, faktor lingkungan, dan proses fabrikasi.
Singkatnya, baja 1141 adalah baja paduan karbon sedang yang serbaguna yang menawarkan kombinasi unik antara kekuatan, ketangguhan, dan kemudahan pemesinan, menjadikannya cocok untuk berbagai aplikasi rekayasa. Sifat-sifatnya dapat disesuaikan melalui perlakuan panas dan fabrikasi yang hati-hati, memastikan kinerja optimal dalam lingkungan yang menuntut.