4030 Baja: Gambaran Umum Sifat dan Aplikasi Utama
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Steel 4030 diklasifikasikan sebagai baja paduan karbon sedang, yang terutama terdiri dari besi, karbon, dan berbagai elemen paduan yang meningkatkan sifat mekanis dan karakteristik kinerjanya. Elemen paduan utama dalam baja 4030 termasuk kromium (Cr), nikel (Ni), dan molibdenum (Mo), yang berkontribusi pada kekuatan, ketangguhan, dan kemampuan pengerasan. Kelas baja ini dikenal karena ketahanan ausnya yang sangat baik, kemudahan pemesinan yang baik, dan kemampuannya untuk menahan aplikasi dengan tekanan tinggi, menjadikannya cocok untuk berbagai penggunaan rekayasa.
Gambaran Menyeluruh
Baja 4030 menunjukkan kombinasi sifat yang unik yang membuatnya menguntungkan untuk berbagai aplikasi. Konten karbon sedangnya biasanya berkisar antara 0.28% hingga 0.34%, yang memberikan keseimbangan antara kekuatan dan ketangguhan. Penambahan kromium meningkatkan ketahanan korosi dan kemampuan pengerasan, sementara nikel meningkatkan ketangguhan dan kekuatan impak. Molibdenum berkontribusi pada kekuatan keseluruhan baja dan ketahanan terhadap aus.
Keuntungan Baja 4030:
- Kekuatan dan Ketangguhan Tinggi: Cocok untuk aplikasi yang memerlukan kapasitas beban tinggi.
- Ketahanan Aus yang Baik: Ideal untuk komponen yang terkena gesekan dan aus.
- Pemesinan yang Serbaguna: Dapat dengan mudah diproses menjadi bentuk yang kompleks.
Limitasi Baja 4030:
- Ketahanan Korosi Sedang: Tidak cocok untuk lingkungan yang sangat korosif tanpa pelapisan pelindung.
- Keterbatasan Pengelasan: Memerlukan pertimbangan cermat terhadap teknik pengelasan untuk menghindari retakan.
Secara historis, baja 4030 telah digunakan dalam pembuatan roda gigi, poros, dan komponen lain dalam aplikasi otomotif dan mesin. Posisi pasar saat ini telah mapan, terutama di industri di mana kekuatan dan daya tahan sangat penting.
Nama Alternatif, Standar, dan Ekivalen
| Organisasi Standar | Deskripsi/Kelas | Negara/Wilayah Asal | Catatan/Keterangan |
|---|---|---|---|
| UNS | G40300 | AS | Ekivalen terdekat dengan AISI 4030 |
| AISI/SAE | 4030 | AS | Deskripsi yang umum digunakan |
| ASTM | A29/A29M | AS | Spesifikasi umum untuk baja paduan |
| EN | 1.7030 | Eropa | Perbedaan komposisi kecil yang perlu diperhatikan |
| JIS | S45C | Jepang | Sifat yang serupa, tetapi rekomendasi perlakuan panas yang berbeda |
Tabel di atas menyoroti berbagai standar dan ekuivalen untuk baja 4030. Sementara kelas seperti S45C dan 1.7030 mungkin tampak serupa, mereka dapat berbeda dalam elemen paduan tertentu dan proses perlakuan panas, yang dapat mempengaruhi kinerja mereka dalam aplikasi tertentu.
Sifat Utama
Komposisi Kimia
| Elemen (Simbol dan Nama) | Rentang Persentase (%) |
|---|---|
| C (Karbon) | 0.28 - 0.34 |
| Cr (Kromium) | 0.80 - 1.10 |
| Ni (Nikel) | 0.30 - 0.60 |
| Mo (Molibdenum) | 0.15 - 0.25 |
| Mn (Mangan) | 0.60 - 0.90 |
| Si (Silikon) | 0.15 - 0.40 |
| P (Fosfor) | ≤ 0.035 |
| S (Belerang) | ≤ 0.040 |
Elemen paduan utama dalam baja 4030 memainkan peran penting:
- Kromium: Meningkatkan kemampuan pengerasan dan ketahanan korosi.
- Nikel: Meningkatkan ketangguhan dan ketahanan impak.
- Molibdenum: Meningkatkan kekuatan dan ketahanan aus.
Sifat Mekanis
| Sifat | Kondisi/Suhu | Nilai/Rentang Tipikal (Metrik - Unit SI) | Nilai/Rentang Tipikal (Unit Imperial) | Standar Referensi untuk Metode Uji |
|---|---|---|---|---|
| Kekuatan Tarik | Annealed | 620 - 850 MPa | 90 - 123 ksi | ASTM E8 |
| Kekuatan Lebur (offset 0.2%) | Annealed | 350 - 550 MPa | 51 - 80 ksi | ASTM E8 |
| Peregangan | Annealed | 15 - 20% | 15 - 20% | ASTM E8 |
| Kekerasan (Rockwell C) | Annealed | 20 - 30 HRC | 20 - 30 HRC | ASTM E18 |
| Kekuatan Impak | -40°C | 30 - 50 J | 22 - 37 ft-lbf | ASTM E23 |
Sifat mekanis baja 4030 menjadikannya cocok untuk aplikasi yang memerlukan kekuatan dan ketangguhan tinggi. Kemampuannya untuk menahan beban yang signifikan sambil mempertahankan ketangguhan sangat berharga dalam aplikasi struktural.
Sifat Fisik
| Sifat | Kondisi/Suhu | Nilai (Metrik - Unit SI) | Nilai (Unit Imperial) |
|---|---|---|---|
| Kepadatan | - | 7.85 g/cm³ | 0.284 lb/in³ |
| Titik Leleh | - | 1425 - 1540 °C | 2600 - 2800 °F |
| Konduktivitas Termal | 20 °C | 45 W/m·K | 31 BTU·in/(hr·ft²·°F) |
| Kapasitas Panas Spesifik | - | 460 J/kg·K | 0.11 BTU/lb·°F |
| Resistivitas Listrik | - | 0.0006 Ω·m | 0.000035 Ω·in |
| Koeffisien Ekspansi Termal | 20 - 100 °C | 11.5 x 10⁻⁶ /K | 6.4 x 10⁻⁶ /°F |
Sifat fisik utama seperti kepadatan dan konduktivitas termal sangat penting untuk aplikasi yang melibatkan perlakuan panas dan manajemen termal. Kepadatan baja 4030 memastikan ia mempertahankan integritas struktural di bawah beban, sementara konduktivitas termalnya memungkinkan dissipasi panas yang efektif di lingkungan suhu tinggi.
Ketahanan Korosi
| Agen Korosif | Konsentrasi (%) | Suhu (°C/°F) | Peringkat Ketahanan | Catatan |
|---|---|---|---|---|
| Klorida | 3-10 | 20-60 / 68-140 | Baik | Risiko pembentukan lubang |
| Asam Sulfat | 10-30 | 20-40 / 68-104 | Kurang Baik | Tidak direkomendasikan |
| Natrium Klorida | 5-20 | 20-60 / 68-140 | Baik | Ketahanan sedang |
Baja 4030 menunjukkan ketahanan korosi sedang, terutama di lingkungan dengan klorida. Namun, ia rentan terhadap pembentukan lubang dan retakan korosi stres di lingkungan yang kaya klorida. Dibandingkan dengan baja tahan karat, seperti 304 atau 316, ketahanan korosi baja 4030 jauh lebih rendah, menjadikannya kurang cocok untuk aplikasi maritim atau sangat korosif.
Ketahanan Panas
| Sifat/Batas | Suhu (°C) | Suhu (°F) | Keterangan |
|---|---|---|---|
| Suhu Layanan Kontinu Maks | 400 °C | 752 °F | Cocok untuk paparan yang berkepanjangan |
| Suhu Layanan Seling Maks | 500 °C | 932 °F | Paparan jangka pendek |
| Suhu Pengelupasan | 600 °C | 1112 °F | Risiko oksidasi di atas suhu ini |
Pada suhu tinggi, baja 4030 mempertahankan kekuatannya tetapi mungkin mengalami oksidasi dan pengelupasan. Pertimbangan cermat terhadap kondisi layanan diperlukan untuk mencegah kerusakan dalam aplikasi suhu tinggi.
Sifat Fabrikasi
Keterampilan Pengelasan
| Proses Pengelasan | Logam Pengisi yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS) | Gas/Fluks Pelindung yang Tipikal | Catatan |
|---|---|---|---|
| MIG | ER70S-6 | Argon + CO2 | Pra-panas direkomendasikan |
| TIG | ER70S-2 | Argon | Perlakuan panas pasca pengelasan |
Baja 4030 dapat dilas menggunakan proses umum seperti MIG dan TIG, tetapi pra-pemanasan sering direkomendasikan untuk meminimalkan risiko retak. Perlakuan panas pasca pengelasan dapat meningkatkan sifat mekanis pengelasan.
Pemesinan
| Parameter Pemesinan | Baja 4030 | AISI 1212 | Catatan/Tips |
|---|---|---|---|
| Indeks Pemesinan Relatif | 70% | 100% | 4030 lebih sulit diproses daripada 1212 |
| Kecepatan Pemotongan Tipikal (Pembubutan) | 30-50 m/menit | 60-80 m/menit | Sesuaikan alat dengan sesuai |
Baja 4030 menunjukkan pemesinan yang baik, meskipun tidak semudah memproses beberapa baja karbon rendah. Alat yang tepat dan kecepatan pemotongan dapat mengoptimalkan kinerja pemesinan.
Formabilitas
Baja 4030 dapat dibentuk dingin dan panas, tetapi kandungan karbon sedangnya dapat menyebabkan pengerasan kerja. Radius pembengkokan harus dipertimbangkan dengan cermat untuk menghindari retakan selama proses pembentukan dingin.
Perlakuan Panas
| Proses Perlakuan | Rentang Suhu (°C/°F) | Waktu Merendam Tipikal | Metode Pendinginan | Tujuan Utama / Hasil yang Diinginkan |
|---|---|---|---|---|
| Annealing | 600 - 700 / 1112 - 1292 | 1 - 2 jam | Udara | Meningkatkan ketangguhan dan mengurangi kekerasan |
| Quenching | 800 - 850 / 1472 - 1562 | 30 menit | Minyak | Meningkatkan kekerasan dan kekuatan |
| Tempering | 400 - 600 / 752 - 1112 | 1 jam | Udara | Mengurangi kerapuhan dan meningkatkan ketangguhan |
Proses perlakuan panas secara signifikan mempengaruhi mikrostruktur dan sifat baja 4030. Proses annealing melunakkan baja, sementara quenching meningkatkan kekerasan, dan tempering seimbang kekuatan dan ketangguhan.
Aplikasi Umum dan Penggunaan Akhir
| Industri/Sektor | Contoh Aplikasi Spesifik | Sifat Baja Utama yang Digunakan dalam Aplikasi Ini | Alasan Pemilihan (Singkat) |
|---|---|---|---|
| Otomotif | Roda Gigi | Kekuatan tinggi, ketahanan aus | Penting untuk daya tahan |
| Mesin | Poros | Ketangguhan, kemudahan pemesinan | Kritis untuk kinerja |
| Aerospace | Komponen struktural | Rasio kekuatan-terhadap-berat | Penting untuk keselamatan |
Aplikasi lainnya termasuk:
- Perkakas dan cetakan
- Pengikat
- Komponen mesin berat
Baja 4030 dipilih untuk aplikasi di mana kombinasi kekuatan, ketangguhan, dan ketahanan aus sangat penting, terutama di lingkungan dengan stres tinggi.
Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Lebih Lanjut
| Fitur/Sifat | Baja 4030 | AISI 4140 | AISI 4340 | Catatan Pro/Kon atau Pertukaran Singkat |
|---|---|---|---|---|
| Sifat Mekanis Utama | Kekuatan Sedang | Kekuatan Tinggi | Kekuatan Sangat Tinggi | 4030 kurang kuat dibandingkan 4140 dan 4340 |
| Aspek Ketahanan Korosi Utama | Ketahanan Sedang | Ketahanan Baik | Ketahanan Sangat Baik | 4030 kurang tahan dibandingkan 4340 |
| Keterampilan Pengelasan | Sedang | Baik | Baik | 4030 memerlukan perhatian lebih dalam pengelasan |
| Pemesinan | Baik | Baik | Kurang Baik | 4030 lebih mudah diproses dibandingkan 4340 |
| Formabilitas | Baik | Kurang Baik | Kurang Baik | 4030 dapat dibentuk lebih mudah |
| Perkiraan Biaya Relatif | Sedang | Lebih Tinggi | Lebih Tinggi | 4030 efektif biaya untuk banyak aplikasi |
| Ketersediaan Tipikal | Umum | Umum | Kurang Umum | 4030 tersedia secara luas |
Saat memilih baja 4030, pertimbangan termasuk efektivitas biaya, ketersediaan, dan persyaratan aplikasi spesifik. Keseimbangannya dalam sifat membuatnya cocok untuk berbagai aplikasi rekayasa, meskipun alternatif dapat dipertimbangkan berdasarkan kebutuhan kinerja tertentu.