4135 Baja: Sifat dan Aplikasi Utama

4135 Steel diklasifikasikan sebagai baja paduan karbon sedang, yang terutama dikenal karena kemampuan pengerasan dan kekuatannya yang sangat baik. Kelas baja ini mengandung elemen paduan signifikan seperti kromium (Cr) dan molibdenum (Mo), yang meningkatkan sifat mekaniknya dan ketahanan terhadap aus. Kehadiran elemen paduan ini berkontribusi pada kemampuan baja untuk mempertahankan kekuatan pada suhu tinggi dan meningkatkan ketangguhannya.

Tinjauan Menyeluruh

4135 Steel sering digunakan dalam aplikasi yang memerlukan kekuatan dan ketangguhan tinggi, sehingga cocok untuk berbagai proses rekayasa dan manufaktur. Karakteristik mencoloknya termasuk kemampuan mesin yang baik, kemampuan pengelasan, dan kemampuan untuk diperlakukan panas untuk mencapai sifat mekanik yang diinginkan. Sifat inheren baja ditentukan oleh komposisi kimianya, yang biasanya mencakup sekitar 0.30-0.40% karbon, 0.70-0.90% kromium, dan 0.15-0.25% molibdenum.

Kelebihan 4135 Steel:
- Kekuatan Tinggi: Elemen paduan memberikan kekuatan tarik dan kekuatan luluh yang lebih baik.
- Ketangguhan Baik: Menunjukkan ketahanan dampak yang sangat baik, sehingga cocok untuk aplikasi dinamis.
- Kemampuan Pengerasan: Baja ini dapat diperlakukan panas untuk mencapai berbagai tingkat kekerasan.
- Kemampuan Pengelasan: 4135 Steel dapat dilas dengan berbagai metode, membuatnya serbaguna untuk fabrikasi.

Keterbatasan 4135 Steel:
- Ketahanan Korosi: Dibandingkan dengan baja tahan karat, 4135 memiliki ketahanan terhadap korosi yang terbatas.
- Biaya: Elemen paduan dapat membuatnya lebih mahal daripada baja kelas rendah.
- Ksensitivitas terhadap Perlakuan Panas: Perlakuan panas yang tidak tepat dapat mengakibatkan kerapuhan.

Secara historis, 4135 Steel telah digunakan di industri otomotif dan dirgantara, terutama untuk komponen seperti gigi, poros, dan bagian kritis lainnya yang memerlukan kombinasi kekuatan dan ketangguhan. Posisi pasar tetap kuat karena sifatnya yang menguntungkan dan keserbagunaannya dalam berbagai aplikasi.

Nama Alternatif, Standar, dan Ekivalen

Organisasi Standar	Penunjukan/Kelas	Negara/Region Asal	Catatan/Keterangan
UNS	G41350	USA	Setara terdekat dengan AISI 4135
AISI/SAE	4135	USA	Penunjukan yang umum digunakan
ASTM	A29/A29M	USA	Spesifikasi umum untuk baja paduan
EN	1.7035	Eropa	Perbedaan komposisi minor
DIN	34CrMo4	Jerman	Sifat serupa tetapi aplikasi berbeda
JIS	SCM435	Jepang	Setara dengan variasi komposisi yang sedikit berbeda

Tabel ekivalensi menyoroti bahwa meskipun beberapa kelas dapat dianggap setara dengan 4135 Steel, perbedaan halus dalam komposisi dapat memengaruhi kinerja dalam aplikasi tertentu. Sebagai contoh, SCM435 mungkin menawarkan kemampuan pengerasan yang sedikit lebih baik karena kandungan kromium yang lebih tinggi.

Sifat Kunci

Komposisi Kimia

Elemen (Simbol dan Nama)	Rentang Persentase (%)
C (Karbon)	0.30 - 0.40
Cr (Kromium)	0.70 - 0.90
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 4135 Steel memainkan peran penting dalam menentukan sifatnya:
- Kromium (Cr): Meningkatkan kemampuan pengerasan dan ketahanan korosi.
- Molibdenum (Mo): Meningkatkan kekuatan pada suhu tinggi dan berkontribusi pada ketangguhan.
- Mangan (Mn): Meningkatkan kemampuan pengerasan dan memperbaiki ketahanan aus.

Sifat Mekanis

Sifat	Kondisi/Suhu	Suhu Uji	Nilai/Rentang Tipikal (Metric)	Nilai/Rentang Tipikal (Imperial)	Standar Referensi untuk Metode Uji
Kekuatan Tarik	Dipadamkan & Ditemper	Suhu Ruang	850 - 1000 MPa	123 - 145 ksi	ASTM E8
Kekuatan Luluh (offset 0.2%)	Dipadamkan & Ditemper	Suhu Ruang	650 - 850 MPa	94 - 123 ksi	ASTM E8
Perpanjangan	Dipadamkan & Ditemper	Suhu Ruang	15 - 20%	15 - 20%	ASTM E8
Kekerasan (HRC)	Dipadamkan & Ditemper	Suhu Ruang	28 - 35 HRC	28 - 35 HRC	ASTM E18
Kekuatan Impak	Charpy V-notch	-20 °C	30 - 50 J	22 - 37 ft-lbf	ASTM E23

Sifat mekanis dari 4135 Steel menjadikannya cocok untuk aplikasi yang memerlukan kekuatan tinggi dan ketangguhan, seperti di komponen otomotif dan dirgantara. Kemampuannya untuk menahan beban berat dan menahan deformasi di bawah stres sangat penting untuk integritas struktural.

Sifat Fisik

Sifat	Kondisi/Suhu	Nilai (Metric)	Nilai (Imperial)
Kepadatan	Suhu Ruang	7.85 g/cm³	0.284 lb/in³
Titik Leleh	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Konduksi Termal	Suhu Ruang	45 W/m·K	31 BTU·in/ft²·h·°F
Kapasitas Panas Spesifik	Suhu Ruang	460 J/kg·K	0.11 BTU/lb·°F
Resistivitas Listrik	Suhu Ruang	0.0000015 Ω·m	0.0000009 Ω·in

Sifat fisik dari 4135 Steel, seperti kepadatan dan titik leleh, sangat signifikan untuk aplikasi yang melibatkan lingkungan suhu tinggi. Konduksi termalnya memadai untuk pembuangan panas di komponen mekanis, sementara kapasitas panas spesifiknya menunjukkan bagaimana ia merespons perubahan termal.

Ketahanan Korosi

Agens Korosif	Konsentrasi (%)	Suhu (°C/°F)	Peringkat Ketahanan	Catatan
Chlorida	Beragam	Ruang	Baik	Risiko pitting
Asam Sulfat	10-20	Ruang	Buruk	Tidak dianjurkan
Air Laut	-	Ruang	Baik	Ketahanan sedang
Atmosfer	-	Ruang	Baik	Memerlukan pelapis pelindung

4135 Steel menunjukkan ketahanan sedang terhadap korosi, terutama dalam kondisi atmosfer. Namun, ia rentan terhadap pitting di lingkungan klorida dan tidak boleh digunakan dalam kondisi asam tanpa langkah perlindungan. Dibandingkan dengan baja tahan karat seperti 304 atau 316, ketahanan korosi 4135 Steel jauh lebih rendah, menjadikannya kurang cocok untuk aplikasi laut atau kimia.

Ketahanan Panas

Sifat/Batasan	Suhu (°C)	Suhu (°F)	Keterangan
Suhu Layanan Kontinu Maks	400 °C	752 °F	Cocok untuk aplikasi suhu tinggi
Suhu Layanan Intermitten Maks	500 °C	932 °F	Hanya untuk eksposur jangka pendek
Suhu Pemanasan	600 °C	1112 °F	Risiko oksidasi pada suhu tinggi
Pertimbangan Kekuatan Creep	400 °C	752 °F	Ketahanan creep menurun di atas suhu ini

Pada suhu tinggi, 4135 Steel mempertahankan kekuatannya tetapi mungkin mengalami oksidasi jika tidak dilindungi dengan benar. Kinerjanya dalam aplikasi suhu tinggi membuatnya cocok untuk komponen seperti bilah turbin dan bagian mesin, di mana stabilitas termal sangat penting.

Properti Fabrikasi

Kemampuan Pengelasan

Proses Pengelasan	Logam Isian yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS)	Gas/Fluks Pelindung Tipikal	Catatan
MIG	ER70S-6	Argon/CO2	Baik untuk bagian tipis
TIG	ER80S-Ni	Argon	Memerlukan pemanasan awal
Stick	E7018	-	Cocok untuk pekerjaan lapangan

4135 Steel umumnya dianggap dapat dilas, tetapi pemanasan awal disarankan untuk meminimalkan risiko retak. Perlakuan panas pasca pengelasan dapat meningkatkan sifat sambungan las, memastikan integritas di bawah beban.

Kemampuan Mesin

Parameter Mesin	[4135 Steel]	AISI 1212	Catatan/Tips
Indeks Kemudahan Mesin Relatif	70	100	Kemudahan mesin yang baik tetapi memerlukan alat yang tajam
Kecepatan Pemotongan Tipikal (Puter)	30 m/menit	50 m/menit	Sesuaikan berdasarkan alat

Mengolah 4135 Steel memerlukan perhatian pada kecepatan pemotongan dan alat karena kekerasannya. Menggunakan alat baja cepat atau karbida dapat meningkatkan efisiensi dan mengurangi aus.

Kelenturan

4135 Steel menunjukkan kelenturan sedang, menjadikannya cocok untuk proses pembentukan dingin dan panas. Namun, ia mungkin mengalami pengerasan kerja, yang memerlukan kontrol yang hati-hati pada jari-jari pembengkokan dan teknik pembentukan untuk menghindari retakan.

Perlakuan Panas

Proses Perlakuan	Rentang Suhu (°C/°F)	Waktu Perendaman Tipikal	Metode Pendinginan	Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan
Pemanasan	600 - 650 °C / 1112 - 1202 °F	1 - 2 jam	Udara	Melunakkan, meningkatkan duktilitas
Pemadaman	850 - 900 °C / 1562 - 1652 °F	30 - 60 menit	Minyak atau Air	Mengeraskan, meningkatkan kekuatan
Temper	400 - 600 °C / 752 - 1112 °F	1 - 2 jam	Udara	Mengurangi kerapuhan, meningkatkan ketangguhan

Proses perlakuan panas sangat memengaruhi mikrostruktur 4135 Steel, mengubah sifatnya dari duktil menjadi keras dan rapuh, tergantung pada perlakuan yang diterapkan. Perlakuan panas yang tepat sangat penting untuk mencapai keseimbangan yang diinginkan antara kekuatan dan ketangguhan.

Aplikasi dan Penggunaan Akhir Tipikal

Industri/Sektor	Contoh Aplikasi Spesifik	Sifat Baja Utama yang Digunakan dalam Aplikasi ini	Alasan Pemilihan
Otomotif	Gigi	Kekuatan tinggi, ketangguhan	Kritis untuk kinerja
Dirgantara	Komponen pesawat	Rasio kekuatan-terhadap-berat tinggi	Penting untuk keselamatan
Minyak & Gas	Bit bor	Ketahanan aus, ketangguhan	Daya tahan di lingkungan keras
Mesin	Poros	Ketahanan lelah tinggi	Keandalan di bawah beban

Aplikasi lainnya termasuk:
- - Komponen mesin berat
- - Bagian struktural dalam konstruksi
- - Pengikat dan fitting

Pemilihan 4135 Steel untuk aplikasi ini terutama karena sifat mekaniknya yang sangat baik, yang memastikan keandalan dan kinerja dalam kondisi yang menuntut.

Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Lanjutan

Fitur/Sifat	4135 Steel	AISI 4140	AISI 4340	Catatan Per/Pro atau Pertukaran Singkat
Sifat Mekanis Utama	Kekuatan Tinggi	Ketangguhan Lebih Tinggi	Kekerasan Lebih Tinggi	4140 menawarkan ketangguhan lebih baik, 4340 lebih baik dalam kekerasan
Aspek Korosi Utama	Baik	Baik	Bagus	4340 memiliki ketahanan korosi yang lebih baik
Kemampuan Pengelasan	Baik	Baik	Baik	4140 mungkin memerlukan lebih banyak pemanasan awal
Kemudahan Mesin	Sedang	Sedang	Baik	4140 lebih sulit untuk diproses
Kelenturan	Sedang	Sedang	Buruk	4340 kurang mudah dibentuk
Estimasi Biaya Relatif	Sedang	Lebih Tinggi	Lebih Tinggi	4135 lebih efisien biaya untuk banyak aplikasi
Ketersediaan Tipikal	Umum	Umum	Kurang Umum	4135 tersedia secara luas

Saat memilih 4135 Steel, pertimbangan termasuk efisiensi biayanya, ketersediaannya, dan kesesuaiannya untuk aplikasi tertentu. Meskipun mungkin tidak menawarkan tingkat ketahanan korosi yang sama dengan beberapa baja tahan karat, sifat mekaniknya menjadikannya pilihan yang lebih diutamakan untuk banyak aplikasi rekayasa. Selain itu, kemampuan pengelasan dan kemudahan mesin memungkinkan opsi fabrikasi yang serbaguna, menjadikannya bahan berharga di berbagai industri.