5160 Baja: Properti dan Aplikasi Utama
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Stainless 5160 adalah baja paduan karbon sedang yang dikenal karena ketangguhannya yang luar biasa, kekuatan, dan ketahanan terhadap aus. Terklasifikasi sebagai baja krom karbon tinggi, biasanya mengandung sekitar 0,60% karbon dan 0,90% krom, yang secara signifikan meningkatkan kemampuan pengerasan dan kinerja keseluruhannya dalam berbagai aplikasi. Unsur paduan utama dalam stainless 5160 berkontribusi pada sifat uniknya, menjadikannya cocok untuk lingkungan yang menuntut.
Ikhtisar Komprehensif
Stainless 5160 terutama diklasifikasikan sebagai baja paduan karbon sedang, dengan komposisi yang mencakup jumlah krom dan karbon yang signifikan. Kehadiran krom meningkatkan kemampuan pengerasan baja, sementara kandungan karbon berkontribusi pada kekuatan dan kekerasannya. Kombinasi ini menghasilkan bahan yang menunjukkan ketahanan aus dan ketangguhan yang luar biasa, menjadikannya pilihan yang populer untuk aplikasi yang memerlukan kekuatan dan daya tahan tinggi.
Karakteristik paling signifikan dari stainless 5160 termasuk kekuatan tarik yang tinggi, duktilitas yang baik, dan ketahanan kelelahan yang sangat baik. Sifat-sifat ini membuatnya sangat cocok untuk aplikasi di industri otomotif dan manufaktur, di mana komponen dikenakan stres dan aus yang tinggi.
Keuntungan Stainless 5160:
- Kekuatan dan Ketangguhan Tinggi: Ideal untuk aplikasi yang memerlukan ketahanan terhadap benturan dan beban kejut.
- Ketahanan Aus yang Baik: Cocok untuk aplikasi gesekan tinggi, seperti pegas dan bilah.
- Perlakuan Panas yang Serbaguna: Dapat diperlakukan panas untuk mencapai tingkat kekerasan dan kekuatan yang diinginkan.
Limitasi Stainless 5160:
- Kerentanan terhadap Korosi: Memerlukan pelapisan atau perlakuan pelindung di lingkungan korosif.
- Tantangan Lasabilitas: Mungkin memerlukan pemanasan awal dan perlakuan panas pasca las untuk menghindari retak.
Secara historis, stainless 5160 telah digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk pegas daun otomotif, pisau, dan alat, karena keseimbangan antara kekuatan, ketangguhan, dan keterjangkauan. Posisi pasarnya tetap kuat, terutama di industri yang mengutamakan kinerja dan keandalan.
Nama Alternatif, Standar, dan Ekivalen
| Organisasi Standar | Penunjukan/Kelas | Negara/Wilayah Asal | Catatan/Keterangan |
|---|---|---|---|
| UNS | G51600 | USA | Ekivalen terdekat dengan AISI 5160 |
| AISI/SAE | 5160 | USA | Penunjukan yang umum digunakan |
| ASTM | A829 | USA | Spesifikasi untuk baja paduan |
| EN | 1.7035 | Europa | Perbedaan komposisi kecil |
| JIS | S58C | Jepang | Sifat serupa tetapi aplikasi berbeda |
Tabel di atas menyoroti berbagai standar dan ekivalen untuk stainless 5160. Yang perlu dicatat, meskipun banyak kelas mungkin tampak setara, perbedaan halus dalam komposisi dapat mempengaruhi kinerja. Misalnya, kehadiran unsur paduan tambahan dalam beberapa ekivalen mungkin meningkatkan sifat tertentu, seperti ketahanan terhadap korosi atau kemampuan pengerasan.
Sifat Utama
Komposisi Kimia
| Unsur (Simbol dan Nama) | Kisaran Persentase (%) |
|---|---|
| C (Karbon) | 0.56 - 0.64 |
| Cr (Krom) | 0.70 - 0.90 |
| Mn (Mangan) | 0.75 - 1.00 |
| Si (Silikon) | 0.15 - 0.40 |
| P (Fosfor) | ≤ 0.035 |
| S (Belerang) | ≤ 0.040 |
Unsur paduan utama dalam stainless 5160 memainkan peran penting dalam mendefinisikan sifatnya. Karbon sangat diperlukan untuk mencapai kekerasan dan kekuatan, sementara krom meningkatkan kemampuan pengerasan dan ketahanan terhadap aus. Mangan berkontribusi pada ketangguhan dan membantu dalam menghilangkan oksigen dari baja selama produksi. Silikon ditambahkan untuk meningkatkan kekuatan dan ketahanan terhadap oksidasi.
Sifat Mekanik
| Sifat | Kondisi/Suhu | Nilai Umum/Kisaran (Metrik - SI Units) | Nilai Umum/Kisaran (Imperial Units) | Standar Referensi untuk Metode Uji |
|---|---|---|---|---|
| Kekuatan Tarik | Didinginkan & Dipanaskan | 930 - 1080 MPa | 135 - 156 ksi | ASTM E8 |
| Kekuatan Tahan (offset 0.2%) | Didinginkan & Dipanaskan | 690 - 850 MPa | 100 - 123 ksi | ASTM E8 |
| Pertambahan Panjang | Didinginkan & Dipanaskan | 15 - 20% | 15 - 20% | ASTM E8 |
| Kekerasan (Rockwell C) | Didinginkan & Dipanaskan | 50 - 55 HRC | 50 - 55 HRC | ASTM E18 |
| Kekuatan Dampak | - | 40 - 60 J (pada -20°C) | 30 - 44 ft-lbf (pada -4°F) | ASTM E23 |
Sifat mekanik dari stainless 5160 membuatnya sangat cocok untuk aplikasi yang melibatkan beban dinamis dan dampak. Kekuatan tarik dan tahan yang tinggi memastikan integritas struktur di bawah stres, sementara pertambahan panjang dan kekuatan dampaknya memberikan ketahanan terhadap gaya mendadak.
Sifat Fisik
| Sifat | Kondisi/Suhu | Nilai (Metrik - SI Units) | Nilai (Imperial Units) |
|---|---|---|---|
| Kepadatan | - | 7.85 g/cm³ | 0.284 lb/in³ |
| Titik Lebur | - | 1425 - 1540 °C | 2600 - 2800 °F |
| Konduktivitas Termal | 20 °C | 45 W/m·K | 31 BTU·in/(jam·ft²·°F) |
| Kapasitas Panas Spesifik | 20 °C | 0.46 kJ/kg·K | 0.11 BTU/lb·°F |
| Resistivitas Listrik | 20 °C | 0.000001 Ω·m | 0.000001 Ω·in |
Sifat fisik dari stainless 5160, seperti kepadatan dan titik lebur, sangat penting untuk memahami perilakunya dalam berbagai aplikasi. Kepadatan yang relatif tinggi berkontribusi pada kekuatannya, sementara titik lebur menunjukkan kesesuaiannya untuk aplikasi suhu tinggi.
Ketahanan Korosi
| Agens Korosif | Konsentrasi (%) | Suhu (°C/°F) | Peringkat Ketahanan | Catatan |
|---|---|---|---|---|
| Klorida | 3-10 | 25-60 / 77-140 | Baik | Risiko pengulangan |
| Asam Sulfat | 10-30 | 25-60 / 77-140 | Kurang Baik | Tidak dianjurkan |
| Natrium Hidroksida | 5-20 | 25-60 / 77-140 | Baik | Ketahanan sedang |
Stainless 5160 menunjukkan ketahanan korosi moderat, terutama di lingkungan dengan klorida dan zat alkali. Namun, ia rentan terhadap pengulangan dan retak korosi stres di lingkungan kaya klorida. Dibandingkan dengan baja tahan karat, seperti 304 atau 316, ketahanan korosi stainless 5160 jauh lebih rendah, menjadikannya kurang cocok untuk aplikasi maritim atau yang sangat korosif.
Ketahanan Panas
| Sifat/Batas | Suhu (°C) | Suhu (°F) | Keterangan |
|---|---|---|---|
| Suhu Layanan Kontinu Maks | 400 °C | 752 °F | Cocok untuk aplikasi suhu tinggi |
| Suhu Layanan Intermiten Maks | 500 °C | 932 °F | Hanya untuk paparan jangka pendek |
| Suhu Skala | 600 °C | 1112 °F | Risiko oksidasi pada suhu tinggi |
Pada suhu yang tinggi, stainless 5160 mempertahankan kekuatan dan ketangguhannya, tetapi paparan berkepanjangan dapat menyebabkan oksidasi dan pembentukan skala. Sangat penting untuk mempertimbangkan faktor-faktor ini saat merancang komponen untuk aplikasi suhu tinggi.
Sifat Fabrikasi
Kelayakan Las
| Proses Pengelasan | Logam Pengisi yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS) | Gas/Fleks Pelindung yang Umum | Catatan |
|---|---|---|---|
| MIG | ER70S-6 | Argon + CO2 | Pemanasan awal dianjurkan |
| TIG | ER80S-Ni | Argon | Perlakuan panas pasca las diperlukan |
| Stick | E7018 | - | Memerlukan pemanasan awal |
Kelayakan las stainless 5160 dapat menjadi tantangan karena kandungan karbonnya. Pemanasan awal sebelum pengelasan dan perlakuan panas pasca las sering kali diperlukan untuk mencegah retak dan memastikan integritas las.
Kemudahan Mesin
| Parameter Pemesinan | Stainless 5160 | AISI 1212 | Catatan/Saran |
|---|---|---|---|
| Indeks Kemudahan Mesin Relatif | 60 | 100 | Kemudahan mesin sedang |
| Kecepatan Pemotongan Umum | 30 m/menit | 50 m/menit | Sesuaikan untuk keausan alat |
Stainless 5160 memiliki kemudahan mesin sedang, yang dapat ditingkatkan dengan alat dan kondisi pemotongan yang tepat. Sangat penting untuk menggunakan alat tajam dan kecepatan pemotongan yang sesuai untuk meminimalkan keausan dan mencapai hasil permukaan yang diinginkan.
Formabilitas
Stainless 5160 menunjukkan formabilitas yang baik, memungkinkan proses kerja dingin dan panas. Namun, harus diperhatikan untuk menghindari pengerasan kerja yang berlebihan, yang dapat mengakibatkan retak selama operasi pembentukan. Radius bengkok minimum harus dipertimbangkan selama fabrikasi untuk memastikan integritas struktural.
Perlakuan Panas
| Proses Perlakuan | Kisaran Suhu (°C/°F) | Waktu Perendaman Umum | Metode Pendinginan | Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan |
|---|---|---|---|---|
| Furnace | 700 - 800 / 1292 - 1472 | 1 - 2 jam | Udara | Melunakkan, meningkatkan kemudahan mesin |
| Water Quenching | 800 - 900 / 1472 - 1652 | 30 menit | Minyak | Pengerasan, kekuatan yang meningkat |
| Tempering | 400 - 600 / 752 - 1112 | 1 jam | Udara | Mengurangi kerapuhan, meningkatkan ketangguhan |
Proses perlakuan panas untuk stainless 5160 secara signifikan mempengaruhi mikrostrukturnya dan sifat-sifatnya. Pendinginan meningkatkan kekerasan, sementara tempering mengurangi kerapuhan, memungkinkan keseimbangan antara kekuatan dan ketangguhan yang cocok untuk berbagai aplikasi.
Aplikasi Umum dan Penggunaan Akhir
| Industri/Sektor | Contoh Aplikasi Khusus | Sifat Baja Kunci yang Digunakan dalam Aplikasi Ini | Alasan Pemilihan (Singkat) |
|---|---|---|---|
| Otomotif | Pe***da dawai | Kekuatan tinggi, ketangguhan | Daya tahan di bawah beban |
| Manufaktur Alat | Pisau dan Bilah | Ketahanan aus, ketahanan tepi | Kinerja dalam tugas pemotongan |
| Mesin | Komponen Gear | Ketahanan kelelahan, kekuatan dampak | Keandalan dalam operasi |
Aplikasi lain dari stainless 5160 termasuk:
- Peralatan pertanian
- Komponen mesin berat
- Komponen suspensi pada kendaraan
Pemilihan stainless 5160 untuk aplikasi ini terutama disebabkan oleh sifat mekaniknya yang luar biasa, yang memastikan keandalan dan kinerja di bawah kondisi yang menuntut.
Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Tambahan
| Fitur/Sifat | Stainless 5160 | AISI 4140 | AISI 1095 | Catatan Pro/Kon atau Trade-off Singkat |
|---|---|---|---|---|
| Sifat Mekanik Kunci | Ketangguhan tinggi | Kemampuan pengerasan yang baik | Kekerasan tinggi | 5160 menawarkan ketangguhan yang lebih baik, sementara 1095 memberikan kekerasan yang lebih tinggi. |
| Aspek Korosi Kunci | Ketahanan baik | Ketahanan sedang | Ketahanan buruk | 4140 memiliki ketahanan korosi yang lebih baik dibandingkan dengan 5160. |
| Kelayakan Las | Sedang | Baik | Berkualitas rendah | 5160 memerlukan pemanasan awal; 4140 lebih mudah dilas. |
| Kemudahan Mesin | Sedang | Baik | Excellent | 5160 kurang mudah diproses dibandingkan 4140. |
| Perkiraan Biaya Relatif | Sedang | Sedang | Rendah | 5160 memiliki harga kompetitif untuk kinerjanya. |
| Ketersediaan Umum | Umum | Umum | Umum | Semua kelas tersedia secara luas. |
Saat memilih stainless 5160, pertimbangan seperti cost-effectiveness, ketersediaan, dan persyaratan aplikasi tertentu sangat penting. Keseimbangannya antara kekuatan, ketangguhan, dan keterjangkauan menjadikannya pilihan yang diutamakan di berbagai industri. Namun, kerentanannya terhadap korosi dan tantangan dalam pengelasan seharusnya dievaluasi dengan cermat berdasarkan penggunaan yang dimaksud.
Secara ringkas, stainless 5160 adalah bahan yang serbaguna dan kokoh yang unggul dalam aplikasi yang memerlukan kekuatan dan ketangguhan tinggi. Sifat-sifat uniknya, dikombinasikan dengan pertimbangan hati-hati terhadap fabrikasi dan faktor lingkungan, menjadikannya pilihan berharga di sektor rekayasa dan manufaktur.