8620 Baja: Ikhtisar Sifat dan Aplikasi Utama
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Stainless 8620 adalah baja paduan karbon menengah yang secara luas digunakan dalam berbagai aplikasi teknik karena sifat mekaniknya yang sangat baik dan fleksibilitasnya. Diklasifikasikan sebagai baja paduan rendah, baja ini terutama mengandung kromium dan molibdenum sebagai elemen paduannya, yang secara signifikan meningkatkan kekuatan, ketangguhan, dan kemampuan pengerasan. Komposisi kimia tipikal dari baja 8620 termasuk sekitar 0,18-0,23% karbon, 0,70-0,90% mangan, 0,15-0,25% kromium, dan 0,10-0,20% molibdenum.
Ikhtisar Komprehensif
Baja 8620 dikenal karena keseimbangan yang baik antara kekuatan, plastisitas, dan ketangguhan, menjadikannya sesuai untuk aplikasi yang memerlukan ketahanan aus yang tinggi dan kemampuan untuk menahan beban benturan. Elemen paduan, khususnya kromium dan molibdenum, berkontribusi pada kemampuan pengerasan, yang memungkinkan baja ini mencapai tingkat kekerasan tinggi melalui proses perlakuan panas.
Kelebihan:
- Kekuatan dan Ketangguhan Tinggi: Baja 8620 menunjukkan kekuatan tarik dan ketahanan benturan yang sangat baik, menjadikannya ideal untuk aplikasi berat.
- Mudah Dikerjakan: Dapat dengan mudah dikerjakan dalam keadaan annealed, yang bermanfaat untuk membuat bagian yang kompleks.
- Pemrosesan Perlakuan Panas yang Fleksibel: Baja ini dapat diperlakukan panas untuk mencapai tingkat kekerasan dan kekuatan yang diinginkan, meningkatkan kinerjanya dalam berbagai aplikasi.
Limitasi:
- Ketahanan Korosi: Dibandingkan dengan baja tahan karat, 8620 memiliki ketahanan korosi yang lebih rendah, yang mungkin membatasi penggunaannya di lingkungan yang sangat korosif.
- Masalah Keweldan: Meskipun dapat dilas, pemanasan awal dan perlakuan panas pasca-welding seringkali diperlukan untuk menghindari retakan.
Secara historis, baja 8620 telah digunakan dalam industri otomotif dan dirgantara untuk komponen seperti roda gigi, poros, dan poros engkol, di mana kekuatan dan daya tahan tinggi sangat penting. Posisi pasarnya tetap kuat karena keseimbangan antara kinerja dan efektivitas biaya.
Nama Alternatif, Standar, dan Setara
| Organisasi Standar | Penunjukan/Gradasi | Negara/Region Asal | Catatan/Keterangan |
|---|---|---|---|
| UNS | G86200 | USA | Setara terdekat dengan AISI 8620 |
| AISI/SAE | 8620 | USA | Penunjukan yang umum digunakan |
| ASTM | A829 | USA | Spesifikasi standar untuk baja paduan |
| EN | 1.6523 | Eropa | Sifat serupa, perbedaan komposisi minor |
| JIS | SCr420 | Jepang | Setara dengan variasi elemen paduan yang sedikit berbeda |
Perbedaan antara gradasi ini dapat mempengaruhi kinerjanya dalam aplikasi tertentu. Misalnya, meskipun 1.6523 mungkin menawarkan kemampuan pengerasan yang sedikit lebih baik, G86200 sering dipilih karena ketersediaannya dan biaya.
Sifat Utama
Komposisi Kimia
| Elemen (Simbol dan Nama) | Rentang Persentase (%) |
|---|---|
| C (Karbon) | 0,18 - 0,23 |
| Mn (Mangan) | 0,70 - 0,90 |
| Cr (Kromium) | 0,15 - 0,25 |
| Mo (Molibdenum) | 0,10 - 0,20 |
| Si (Silikon) | 0,15 - 0,40 |
| P (Fosfor) | ≤ 0,035 |
| S (Belerang) | ≤ 0,040 |
Elemen paduan utama dalam baja 8620 memainkan peran penting:
- Karbon (C): Meningkatkan kekerasan dan kekuatan melalui perlakuan panas.
- Kromium (Cr): Meningkatkan kemampuan pengerasan dan ketahanan korosi.
- Molibdenum (Mo): Meningkatkan kekuatan pada suhu tinggi dan meningkatkan ketangguhan.
Sifat Mekanik
| Sifat | Kondisi/Temper | Nilai Tipikal/Rentang (Metrik) | Nilai Tipikal/Rentang (Imperial) | Standar Referensi untuk Metode Uji |
|---|---|---|---|---|
| Kekuatan Tarik | Annealed | 620 - 850 MPa | 90 - 123 ksi | ASTM E8 |
| Kekuatan Hasil (offset 0,2%) | Annealed | 350 - 550 MPa | 51 - 80 ksi | ASTM E8 |
| Peregangan | Annealed | 20 - 30% | 20 - 30% | ASTM E8 |
| Kekerasan (Rockwell C) | Dinginkan & Dipanaskan | 28 - 34 HRC | 28 - 34 HRC | ASTM E18 |
| Kekuatan Benturan (Charpy) | -40°C | 27 J | 20 ft-lbf | ASTM E23 |
Kombinasi dari sifat mekanis ini membuat baja 8620 cocok untuk aplikasi yang memerlukan kekuatan dan ketangguhan tinggi, seperti pada roda gigi dan poros yang mengalami beban dinamis.
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 | 31,2 BTU·in/h·ft²·°F |
| Kapasitas Panas Spesifik | Suhu Ruangan | 0,46 kJ/kg·K | 0,11 BTU/lb·°F |
| Kohesif Ekspansi Termal | Suhu Ruangan | 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 pemrosesan termal. Titik lebur yang relatif tinggi memungkinkan pemrosesan yang efektif pada suhu tinggi.
Ketahanan Korosi
| Agens Korosif | Konsentrasi (%) | Suhu (°C) | Pangkat Ketahanan | Catatan |
|---|---|---|---|---|
| Klorida | Beragam | Lingkungan | Baik | Risiko pitting |
| Asam Sulfat | Rendah | Lingkungan | Buruk | Tidak dianjurkan |
| Natrium Hidroksida | Rendah | Lingkungan | Baik | Rentan terhadap retakan korosi stres |
Baja 8620 menunjukkan ketahanan korosi sedang, terutama dalam kondisi atmosfer. Namun, ia rentan terhadap pitting di lingkungan klorida dan sebaiknya dihindari dalam kondisi asam atau sangat alkali. Dibandingkan dengan baja tahan karat seperti 304 atau 316, ketahanan korosi 8620 jauh lebih rendah, menjadikannya kurang sesuai untuk aplikasi pemrosesan laut atau kimia.
Ketahanan Panas
| Sifat/Batas | Suhu (°C) | Suhu (°F) | Keterangan |
|---|---|---|---|
| Suhu Layanan Kontinu Maks | 400 °C | 752 °F | Di atas ini, sifat menurun |
| Suhu Layanan Intermiten Maks | 500 °C | 932 °F | Hanya untuk paparan jangka pendek |
| Suhu Pelepasan | 600 °C | 1112 °F | Risiko oksidasi pada suhu tinggi |
Pada suhu tinggi, baja 8620 mempertahankan kekuatannya tetapi mungkin mengalami oksidasi dan scaling. Sangat penting untuk mempertimbangkan faktor-faktor ini saat merancang komponen untuk aplikasi suhu tinggi.
Sifat Fabrikasi
Keweldan
| Proses Pengelasan | Logam Pengisi yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS) | Gas/Flux Pelindung Tipikal | Catatan |
|---|---|---|---|
| MIG | ER70S-6 | Campuran Argon + CO2 | Pemanasan awal dianjurkan |
| TIG | ER80S-Ni | Argon | Perlakuan panas pasca-lasan dibutuhkan |
Baja 8620 dapat dilas menggunakan proses umum seperti MIG dan TIG. Namun, pemanasan awal seringkali diperlukan untuk mencegah retakan, terutama pada bagian yang lebih tebal. Perlakuan panas pasca-lasan juga dapat membantu menghilangkan stres dan meningkatkan ketangguhan.
Mudah Dikerjakan
| Parameter Pemesinan | Baja 8620 | AISI 1212 | Catatan/Tip |
|---|---|---|---|
| Indeks Kemudahan Pemesinan Relatif | 60 | 100 | Kemudahan pemesinan yang baik dalam kondisi annealed |
| Kecepatan Pemotongan Tipikal | 30 m/menit | 50 m/menit | Sesuaikan untuk keausan alat |
Baja 8620 menawarkan kemudahan pemesinan yang baik, terutama ketika dalam kondisi annealed. Penting untuk menggunakan alat pemotong dan kecepatan yang tepat untuk mengoptimalkan kinerja dan umur alat.
Formabilitas
Baja 8620 dapat dibentuk dingin dan panas, tetapi hati-hati harus diambil untuk menghindari pengerasan kerja. Radius lentur minimum harus dipertimbangkan selama operasi pembentukan untuk mencegah retakan.
Perlakuan Panas
| Proses Perlakuan | Rentang Suhu (°C/°F) | Waktu Perendaman Tipikal | Metode Pendinginan | Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan |
|---|---|---|---|---|
| Annealing | 700 - 800 °C / 1292 - 1472 °F | 1 - 2 jam | Udara | Pelunakan, meningkatkan plastisitas |
| Quenching | 820 - 860 °C / 1508 - 1580 °F | 30 menit | Minyak atau air | Penghardan |
| Tempering | 400 - 600 °C / 752 - 1112 °F | 1 jam | Udara | Mengurangi kerapuhan, meningkatkan ketangguhan |
Proses perlakuan panas secara signifikan mengubah mikrostruktur baja 8620, meningkatkan kekerasan dan kekuatannya. Transformasi dari austenit ke martensit selama quenching sangat penting untuk mencapai sifat mekanis yang diinginkan.
Aplikasi dan Penggunaan Akhir yang Tipikal
| Industri/Sektor | Contoh Aplikasi Spesifik | Sifat Baja Kunci yang Digunakan dalam Aplikasi Ini | Alasan Pemilihan |
|---|---|---|---|
| Otomotif | Gear | Kekuatan tinggi, ketangguhan | Daya tahan di bawah beban |
| Dirgantara | Poros | Kemudahan pemesinan, ketahanan panas | Komponen presisi |
| Minyak & Gas | Bit bor | Ketahanan aus, kekuatan benturan | Kinerja di lingkungan yang keras |
Aplikasi lainnya termasuk:
* - Silinder hidrolik
* - Poros engkol
* - Pengikat
Baja 8620 dipilih untuk aplikasi ini karena kombinasi kekuatan, ketangguhan, dan kemudahan pemesinannya yang sangat baik, menjadikannya cocok untuk komponen yang mengalami beban dinamis dan memerlukan daya tahan tinggi.
Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Lebih Lanjut
| Fitur/Sifat | Baja 8620 | AISI 4140 | AISI 4340 | Catatan Pro/Kon atau Trade-off Singkat |
|---|---|---|---|---|
| Sifat Mekanis Utama | Kekuatan tinggi, ketangguhan yang baik | Kekuatan lebih tinggi | Ketangguhan lebih tinggi | 8620 lebih ekonomis |
| Aspek Korosi Kunci | Baik | Buruk | Baik | 8620 lebih baik untuk lingkungan sedang |
| Keweldan | Sedang | Baik | Sedang | 8620 membutuhkan perlakuan panas awal/akhir |
| Kemudahan Pemesinan | Baik | Sedang | Buruk | 8620 lebih mudah diproses daripada 4340 |
| Formabilitas | Baik | Baik | Buruk | 8620 dapat dibentuk lebih mudah |
| Perkiraan Biaya Relatif | Sedang | Lebih tinggi | Lebih tinggi | 8620 seringkali lebih ekonomis |
| Ketersediaan Tipikal | Tinggi | Sedang | Sedang | 8620 tersedia secara luas |
Dalam memilih baja 8620, pertimbangan termasuk efektivitas biayanya, ketersediaan, dan kesesuaian untuk aplikasi tertentu. Meskipun mungkin tidak memiliki ketahanan korosi setara baja tahan karat, sifat mekaniknya menjadikannya pilihan yang andal untuk banyak aplikasi teknik. Selain itu, kinerjanya dalam berbagai proses perlakuan panas memungkinkan kustomisasi untuk memenuhi persyaratan tertentu.
Singkatnya, baja 8620 adalah paduan serbaguna dan banyak digunakan yang menawarkan keseimbangan antara kekuatan, ketangguhan, dan kemudahan pemesinan, menjadikannya cocok untuk berbagai aplikasi yang menuntut di berbagai industri.