4310 Baja: Sifat dan Aplikasi Utama Dijelaskan
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Stainless steel 4310 diklasifikasikan sebagai baja paduan karbon menengah, terkenal karena sifat mekaniknya yang sangat baik dan fleksibilitasnya dalam berbagai aplikasi. Baja ini terutama terdiri dari besi, dengan elemen paduan signifikan termasuk kromium, nikel, dan molibdenum. Elemen-elemen ini meningkatkan kekuatan, ketangguhan, dan kemampuannya untuk mengeras, menjadikannya cocok untuk aplikasi rekayasa yang menuntut.
Ikhtisar Komprehensif
Baja 4310 dicirikan oleh komposisi yang seimbang, yang menyediakan kombinasi kekuatan, keuletan, dan ketahanan aus. Keberadaan kromium dan nikel berkontribusi pada ketahanan korosinya, sementara molibdenum meningkatkan kemampuan penghardan dan kekuatan pada suhu tinggi. Kelas baja ini sering digunakan dalam aplikasi yang memerlukan kekuatan dan ketangguhan tinggi, seperti dalam industri otomotif dan dirgantara.
Kelebihan dan Keterbatasan
| Kelebihan | Kekurangan |
|---|---|
| Rasio kekuatan terhadap berat yang tinggi | Ketahanan korosi sedang dibandingkan dengan baja tahan karat |
| Ketangguhan dan keuletan yang baik | Memerlukan perlakuan panas yang hati-hati untuk mencapai sifat yang diinginkan |
| Ketahanan aus yang sangat baik | Ini bisa lebih mahal daripada baja karbon yang lebih rendah |
| Cocok untuk pengelasan dan pemesinan | Ketersediaan terbatas di beberapa daerah |
Baja 4310 memiliki posisi yang signifikan di pasar karena fleksibilitas dan kinerjanya dalam aplikasi kritis. Secara historis, baja ini digunakan dalam pembuatan komponen seperti gear, poros, dan bagian struktural, di mana kekuatan dan keandalan sangat penting.
Nama Alternatif, Standar, dan Ekivalen
| Organisasi Standar | Penunjukan/Kelas | Negara/Region Asal | Catatan/Keterangan |
|---|---|---|---|
| UNS | S43100 | AS | Ekivalen terdekat dengan AISI 431 |
| AISI/SAE | 4310 | AS | Perbedaan komposisi minor yang perlu diperhatikan |
| ASTM | A29 | AS | Spesifikasi umum untuk baja paduan |
| EN | 1.4310 | Eropa | Ekivalen dengan AISI 431 dengan variasi kecil |
| JIS | SUS4310 | Jepang | Sifat yang mirip, terutama digunakan di Jepang |
Tabel di atas menyoroti berbagai standar dan ekivalen untuk baja 4310. Meskipun banyak grade dianggap setara, perbedaan halus dalam komposisi dapat mempengaruhi kinerja, terutama dalam ketahanan korosi dan kemampuan penghardan.
Sifat Kunci
Komposisi Kimia
| Elemen (Simbol dan Nama) | Persentase Rentang (%) |
|---|---|
| C (Karbon) | 0.08 - 0.15 |
| Cr (Kromium) | 16.0 - 18.0 |
| Ni (Nikel) | 0.5 - 1.0 |
| Mo (Molibdenum) | 0.5 - 0.8 |
| Mn (Mangan) | 0.5 - 1.0 |
| Si (Silikon) | 0.2 - 0.5 |
| P (Fosfor) | ≤ 0.04 |
| S (Belerang) | ≤ 0.03 |
Elemen paduan kunci dalam baja 4310 memiliki peran yang sangat penting:
- Kromium: Meningkatkan ketahanan korosi dan kemampuan penghardan.
- Nikel: Meningkatkan ketangguhan dan keuletan.
- Molibdenum: Meningkatkan kekuatan pada suhu tinggi dan meningkatkan kemampuan penghardan.
Sifat Mekanik
| Sifat | Kondisi/Temper | Suhu Uji | Nilai/Rentang Tipikal (Metrik - Unit SI) | Nilai/Rentang Tipikal (Unit Imperial) | Standar Referensi untuk Metode Uji |
|---|---|---|---|---|---|
| Kekuatan Tarik | Diathor | Suhu Ruang | 600 - 850 MPa | 87 - 123 ksi | ASTM E8 |
| Kekuatan Lulus (0.2% offset) | Diathor | Suhu Ruang | 350 - 500 MPa | 51 - 73 ksi | ASTM E8 |
| Peregangan | Diathor | Suhu Ruang | 15 - 25% | 15 - 25% | ASTM E8 |
| Kekerasan | Diathor | Suhu Ruang | 200 - 250 HB | 200 - 250 HB | ASTM E10 |
| Kekuatan Impak | Dikuasai & Ditemper | -20°C | 40 - 60 J | 29 - 44 ft-lbf | ASTM E23 |
Sifat mekanik dari baja 4310 membuatnya cocok untuk aplikasi yang memerlukan kekuatan dan ketangguhan tinggi. Kekuatan lulus dan tariknya memungkinkannya menahan beban mekanis yang signifikan, sementara peregangan menunjukkan keuletan yang baik, membuatnya kurang rentan terhadap patah saat mengalami tekanan.
Sifat Fisik
| Sifat | Kondisi/Suhu | Nilai (Metrik - Unit SI) | Nilai (Unit Imperial) |
|---|---|---|---|
| Kepadatan | Suhu Ruang | 7.85 g/cm³ | 0.284 lb/in³ |
| Titik Leleh | - | 1425 - 1540 °C | 2600 - 2800 °F |
| Konduktivitas Termal | Suhu Ruang | 16 W/m·K | 92 BTU·in/h·ft²·°F |
| Kapasitas Panas Spesifik | Suhu Ruang | 0.46 J/g·K | 0.11 BTU/lb·°F |
| Resistivitas Listrik | Suhu Ruang | 0.00065 Ω·m | 0.00038 Ω·in |
Sifat fisik kunci seperti kepadatan dan konduktivitas termal sangat signifikan untuk aplikasi yang melibatkan manajemen termal dan integritas struktural. Titik leleh yang relatif tinggi menunjukkan kinerja yang baik di bawah kondisi suhu tinggi.
Ketahanan Korosi
| Agens Korosif | Konsentrasi (%) | Suhu (°C/°F) | Peringkat Ketahanan | Catatan |
|---|---|---|---|---|
| Klorida | 3.5% | 25°C/77°F | Baik | Rentan terhadap pemucatan |
| Asam Sulfat | 10% | 25°C/77°F | Buruk | Tidak dianjurkan |
| Asam Asetat | 5% | 25°C/77°F | Bagus | Ketahanan sedang |
| Atmosfer | - | - | Bagus | Umumnya tahan |
Baja 4310 menunjukkan ketahanan korosi sedang, terutama di lingkungan klorida di mana ia rentan terhadap pemucatan. Dibandingkan dengan baja tahan karat, seperti 304 atau 316, ketahanan 4310 terbatas, membuatnya kurang cocok untuk aplikasi yang sangat korosif.
Ketahanan Panas
| Sifat/Batas | Suhu (°C) | Suhu (°F) | Keterangan |
|---|---|---|---|
| Suhu Layanan Maksimum Berkelanjutan | 400°C | 752°F | Cocok untuk aplikasi suhu tinggi |
| Suhu Layanan Maksimum Sementara | 500°C | 932°F | Dapat menahan paparan jangka pendek |
| Suhu Pemadatan | 600°C | 1112°F | Mulai kehilangan sifat di atas suhu ini |
Pada suhu tinggi, baja 4310 mempertahankan kekuatan dan ketangguhannya, meskipun oksidasi dapat terjadi pada suhu yang lebih tinggi. Perlakuan panas yang tepat dapat meningkatkan kinerjanya dalam aplikasi suhu tinggi.
Sifat Fabrikasi
Kelayakan Pengelasan
| Proses Pengelasan | Logam Pengisi yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS) | Gas/Fluks Pelindung Tipikal | Catatan |
|---|---|---|---|
| MIG | ER70S-6 | Argon/CO2 | Baik untuk bagian tipis |
| TIG | ER308L | Argon | Hebat untuk pengelasan presisi |
| Stick | E7018 | - | Cocok untuk aplikasi umum |
Baja 4310 umumnya dapat dilas, tetapi pemanasan awal dan perlakuan panas setelah pengelasan dianjurkan untuk meminimalkan risiko retak. Logam pengisi yang tepat harus dipilih berdasarkan proses pengelasan tertentu untuk memastikan kesesuaian dan kinerja.
Kelayakan Pemesinan
| Parameter Pemesinan | [Baja 4310] | [AISI 1212] | Catatan/Tips |
|---|---|---|---|
| Indeks Kelayakan Pemesinan Relatif | 60 | 100 | 1212 jauh lebih mudah untuk dipotong |
| Kecepatan Pemotongan Tipikal (Pembalikan) | 30 m/menit | 50 m/menit | Sesuaikan untuk aus alat |
Kelayakan pemesinan baja 4310 sedang, memerlukan alat dan kecepatan pemotongan yang tepat untuk mencapai hasil optimal. Tantangan mungkin muncul karena ketanguhannya, memerlukan penggunaan alat baja cepat atau karbida.
Formabilitas
Baja 4310 menunjukkan formabilitas yang baik, cocok untuk proses pembentukan dingin dan panas. Namun, perlu diperhatikan untuk menghindari pengerasan berlebih, yang dapat menyebabkan retak selama operasi pembengkokan.
Perlakuan Panas
| Proses Perlakuan | Rentang Suhu (°C/°F) | Waktu Perendaman Tipikal | Metode Pendinginan | Tujuan Utama / Hasil Yang Diharapkan |
|---|---|---|---|---|
| Pelembutan | 850 - 900°C / 1562 - 1652°F | 1 - 2 jam | Udara | Pelunakan, meningkatkan keuletan |
| Pendinginan | 800 - 850°C / 1472 - 1562°F | 30 menit | Minyak atau Air | Penghardan |
| Temper | 400 - 600°C / 752 - 1112°F | 1 jam | Udara | Mengurangi kebrittleness |
Proses perlakuan panas sangat mempengaruhi mikrostruktur dan sifat baja 4310. Pelembutan melunakkan material, sementara pendinginan dan temper meningkatkan kekerasan dan ketangguhan, menjadikannya cocok untuk berbagai aplikasi.
Aplikasi dan Penggunaan Akhir yang Tipikal
| Industri/Sektor | Contoh Aplikasi Spesifik | Sifat Baja Kunci yang Digunakan dalam Aplikasi ini | Alasan Pemilihan (Singkat) |
|---|---|---|---|
| Otomotif | Gear dan poros | Kekuatan tinggi, ketangguhan | Keandalan di bawah tekanan |
| Dirgantara | Komponen struktural | Ringan, kekuatan tinggi | Kinerja dalam aplikasi kritis |
| Minyak & Gas | Badan katup | Ketahanan korosi, ketangguhan | Daya tahan di lingkungan yang keras |
Aplikasi lainnya termasuk:
* - Komponen mesin
* - Perkakas
* - Pengikat
Baja 4310 dipilih untuk aplikasi yang memerlukan keseimbangan kekuatan, ketangguhan, dan ketahanan aus, menjadikannya ideal untuk komponen kritis di lingkungan yang menuntut.
Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Tambahan
| Fitur/Sifat | Baja 4310 | AISI 4140 | AISI 4340 | Catatan Singkat Pro/Kon atau Trade-off |
|---|---|---|---|---|
| Sifat Mekanik Kunci | Kekuatan tinggi | Ketangguhan lebih tinggi | Kemampuan penghardan lebih tinggi | 4140 lebih tangguh, 4340 lebih kuat |
| Aspek Korosi Kunci | Sedang | Buruk | Baik | 4310 lebih baik untuk lingkungan korosif |
| Kelayakan Pengelasan | Baik | Sedang | Baik | 4310 lebih mudah untuk dilas dibandingkan 4140 |
| Kelayakan Pemesinan | Sedang | Buruk | Sedang | 4310 lebih mudah dipotong dibandingkan 4140 |
| Perkiraan Biaya Relatif | Sedang | Sedang | Lebih tinggi | 4310 efektif biaya untuk sifatnya |
| Ketersediaan Tipikal | Umum | Umum | Kurang umum | 4310 tersedia secara luas |
Ketika memilih baja 4310, pertimbangan mencakup efektivitas biaya, ketersediaan, dan persyaratan aplikasi tertentu. Ketahanan korosinya yang sedang menjadikannya cocok untuk berbagai lingkungan, sementara sifat mekaniknya memastikan keandalan dalam aplikasi kritis.
Kesimpulannya, baja 4310 adalah baja paduan karbon menengah yang serbaguna yang menawarkan keseimbangan antara kekuatan, ketangguhan, dan ketahanan aus, menjadikannya cocok untuk berbagai aplikasi rekayasa. Sifat unik dan karakteristik kinerjanya menjadikannya pilihan yang berharga di industri di mana keandalan dan daya tahan sangat penting.