Besi 8620H: Properti dan Aplikasi Kunci

Steel 8620H adalah baja paduan karbon menengah yang sebagian besar diklasifikasikan sebagai baja paduan rendah. Dikenal karena kecanggihan pengerasan, kekuatan, dan ketangguhannya yang sangat baik, menjadikannya cocok untuk berbagai aplikasi teknik. Unsur paduan utama dalam baja 8620H termasuk kromium (Cr), molibdenum (Mo), dan nikel (Ni), yang meningkatkan sifat mekanisnya serta ketahanan terhadap aus dan kelelahan.

Tinjauan Menyeluruh

Baja 8620H dicirikan oleh komposisi yang seimbang, yang biasanya mencakup sekitar 0,18-0,23% karbon, 0,70-0,90% mangan, 0,40-0,60% kromium, 0,15-0,25% molibdenum, dan 1,00-1,50% nikel. Kombinasi unsur ini berkontribusi pada kekuatan tarik yang tinggi, kemampuan deformasi yang baik, dan ketangguhan yang sangat baik, menjadikannya pilihan yang diutamakan untuk aplikasi yang memerlukan kekuatan dan daya tahan tinggi.

Keuntungan:
- Kekuatan dan Ketangguhan Tinggi: 8620H memperlihatkan sifat mekanis yang sangat baik, menjadikannya cocok untuk aplikasi tugas berat.
- Kemampuan Pengerasan Baik: Unsur paduan memberikan kemampuan pengerasan yang baik, memungkinkan proses perlakuan panas yang efektif.
- Serbaguna: Dapat digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk roda gigi, poros, dan komponen lain yang memerlukan kekuatan tinggi.

Batasan:
- Kekhawatiran tentang Kemampuan Las: Meskipun bisa dilas, langkah-langkah khusus harus diambil untuk menghindari retak.
- Biaya: Unsur paduan dapat membuatnya lebih mahal dibandingkan dengan baja kelas lebih rendah.
- Ketahanan terhadap Korosi: Tidak sekuat baja tahan karat dalam ketahanan korosi, yang dapat membatasi penggunaannya dalam lingkungan tertentu.

Secara historis, 8620H telah digunakan dalam industri otomotif dan dirgantara, di mana sifat-sifatnya sangat penting untuk kinerja dan keselamatan. Posisi pasar ini kuat, terutama di sektor-sektor yang membutuhkan material berkinerja tinggi.

Nama Alternatif, Standar, dan Ekivalen

Organisasi Standar	Penunjukan/Kelas	Negara/Wilayah Asal	Catatan/Keterangan
UNS	G86200	USA	Setara terdekat dengan AISI 8620
AISI/SAE	8620	USA	Penunjukan yang umum digunakan
ASTM	A29/A29M	USA	Spesifikasi umum untuk baja paduan
EN	1.6523	Europe	Perbedaan komposisi minor
DIN	20CrMo	Jerman	Sifat mirip, tetapi unsur paduan berbeda
JIS	SCM420	Jepang	Sebanding, tetapi dengan sifat mekanis berbeda

Perbedaan antara kelas setara ini dapat mempengaruhi kinerja, terutama dalam hal kemampuan pengerasan dan ketangguhan. Misalnya, meskipun baik AISI 8620 dan UNS G86200 mirip, yang terakhir mungkin memiliki batasan komposisi yang lebih ketat yang dapat mempengaruhi sifat mekaniknya.

Sifat Utama

Komposisi Kimia

Unsur (Simbol dan Nama)	Rentang Persentase (%)
C (Karbon)	0,18 - 0,23
Mn (Mangan)	0,70 - 0,90
Cr (Kromium)	0,40 - 0,60
Mo (Molibdenum)	0,15 - 0,25
Ni (Nikel)	1,00 - 1,50
Si (Silikon)	0,15 - 0,40
P (Fosfor)	≤ 0,035
S (Belerang)	≤ 0,040

Peran utama unsur-unsur paduan kunci dalam baja 8620H meliputi:
- Kromium: Meningkatkan kemampuan pengerasan dan ketahanan korosi.
- Molibdenum: Meningkatkan kekuatan pada suhu tinggi dan meningkatkan ketangguhan.
- Nikel: Meningkatkan ketangguhan dan meningkatkan kemampuan baja untuk menahan benturan.

Sifat Mekanis

Sifat	Kondisi/Suhu	Nilai/Range Tipikal (Metrik - SI Units)	Nilai/Range Tipikal (Imperial Units)	Standar Referensi untuk Metode Uji
Kekuatan Tarik	Dikran & Ditemper	850 - 1000 MPa	123 - 145 ksi	ASTM E8
Kekuatan Luluh (0,2% offset)	Dikran & Ditemper	650 - 850 MPa	94 - 123 ksi	ASTM E8
Panjang Serapan	Dikran & Ditemper	15 - 20%	15 - 20%	ASTM E8
Pembesaran Area	Dikran & Ditemper	50 - 60%	50 - 60%	ASTM E8
Kekerasan (Rockwell C)	Dikran & Ditemper	28 - 34 HRC	28 - 34 HRC	ASTM E18
Kekuatan Benturan (Charpy)	Suhu Ruangan	40 - 60 J	30 - 44 ft-lbf	ASTM E23

Kombinasi dari sifat mekanis ini menjadikan baja 8620H sangat cocok untuk aplikasi yang melibatkan beban dinamis dan integritas struktural, seperti dalam pembuatan roda gigi dan poros. Kekuatan tarik dan kekuatan luluh yang tinggi, bersama dengan kemampuan deformasi yang baik, memungkinkan baja ini berfungsi dengan baik di bawah stres.

Sifat Fisik

Sifat	Kondisi/Suhu	Nilai (Metrik - SI Units)	Nilai (Imperial Units)
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 BTU·in/(hr·ft²·°F)
Kapasitas Panas Spesifik	Suhu Ruangan	0,46 kJ/kg·K	0,11 BTU/lb·°F
Resistivitas Listrik	Suhu Ruangan	0,00065 Ω·m	0,00038 Ω·in
Koefisien Ekspansi Termal	Suhu Ruangan	11,5 x 10⁻⁶ /K	6,4 x 10⁻⁶ /°F

Signifikansi praktis dari sifat fisik 8620H termasuk:
- Kepadatan: Memberikan wawasan tentang pertimbangan berat untuk aplikasi struktural.
- Konduktivitas Termal: Penting untuk aplikasi di mana disipasi panas sangat penting.
- Titik Leleh: Menunjukkan kecocokan untuk aplikasi suhu tinggi.

Resistansi Korosi

Agen Korosif	Konsentrasi (%)	Suhu (°C/°F)	Peringkat Ketahanan	Catatan
Klorida	Bervariasi	Lingkungan	Adil	Risiko pitting
Asam Sulfat	10%	25 °C / 77 °F	Sangat Buruk	Tidak direkomendasikan
Sodium Hidroksida	5%	25 °C / 77 °F	Adil	Rentan terhadap SCC
Atmosfer	-	Lingkungan	Baik	Ketahanan sedang

Baja 8620H menunjukkan ketahanan korosi sedang, terutama dalam kondisi atmosfer. Namun, ia rentan terhadap pitting dalam lingkungan klorida dan tidak boleh digunakan dalam kondisi asam atau sangat basa. Dibandingkan dengan baja tahan karat seperti 304 atau 316, yang menawarkan ketahanan korosi yang sangat baik, 8620H kurang cocok untuk aplikasi yang terpapar pada lingkungan yang keras.

Ketahanan Panas

Sifat/Batas	Suhu (°C)	Suhu (°F)	Keterangan
Max Suhu Layanan Kontinu	400 °C	752 °F	Cocok untuk paparan berkepanjangan
Max Suhu Layanan Intermiten	500 °C	932 °F	Paparan jangka pendek
Suhu Pengelupasan	600 °C	1112 °F	Risiko oksidasi melewati suhu ini
Kekuatan Creep dimulai	300 °C	572 °F	Penting untuk aplikasi suhu tinggi

Pada suhu tinggi, baja 8620H mempertahankan kekuatan dan ketangguhannya, tetapi oksidasi bisa menjadi perhatian. Ini cocok untuk aplikasi di mana suhu tidak melebihi batas layanan maksimumnya, membuatnya ideal untuk komponen dalam mesin dan peralatan.

Properti Fabrikasi

Kemampuan Las

Proses Pengelasan	Logam Pengisi yang Disarankan (Klasifikasi AWS)	Gas/Pelindung Tipikal	Catatan
MIG	ER70S-6	Argon + CO2	Preheat disarankan
TIG	ER80S-Ni	Argon	Pemrosesan panas pasca las
Stick	E7018	-	Memerlukan pemanasan awal

Baja 8620H dapat dilas menggunakan berbagai metode, tetapi pemanasan awal sering kali diperlukan untuk meminimalkan risiko retak. Perlakuan panas pasca las juga disarankan untuk mengurangi stres dan meningkatkan ketangguhan.

Kemampuan Mesin

Parameter Mesin	[Baja 8620H]	AISI 1212	Catatan/Saran
Indeks Kemampuan Mesin Relatif	60%	100%	Kemampuan mesin sedang
Kecepatan Pemotongan Tipikal (Pemotongan)	30-50 m/menit	80-100 m/menit	Gunakan alat karbid untuk hasil terbaik

Kemampuan mesin 8620H sedang; memerlukan pemilihan alat dan kecepatan pemotongan yang hati-hati. Alat karbid disarankan untuk kinerja yang optimal.

Formabilitas

Baja 8620H menunjukkan formabilitas yang baik, memungkinkan untuk proses pembentukan dingin maupun panas. Namun, penting untuk mempertimbangkan efek pengerasan kerja selama pekerjaan dingin, yang bisa meningkatkan kekuatan material tetapi mungkin juga menyebabkan retak jika tidak dikelola dengan baik.

Perlakuan Panas

Proses Perlakuan	Rentang Suhu (°C/°F)	Waktu Rendaman Tipikal	Metode Pendinginan	Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan
Anil	700 - 800 °C / 1292 - 1472 °F	1 - 2 jam	Udara atau Tungku	Melunakkan, meningkatkan keuletan
Quenching	800 - 850 °C / 1472 - 1562 °F	30 menit	Minyak atau Air	Pengerasan, meningkatkan kekuatan
Tempering	400 - 600 °C / 752 - 1112 °F	1 jam	Udara	Peningkatan ketangguhan

Selama perlakuan panas, 8620H mengalami transformasi metalurgi yang signifikan. Quenching meningkatkan kekerasan, sementara tempering mengurangi kerapuhan, menghasilkan kombinasi yang seimbang antara kekuatan dan ketangguhan.

Aplikasi Tipikal dan Penggunaan Akhir

Industri/Sektor	Contoh Aplikasi Spesifik	Sifat Baja Utama yang Digunakan dalam Aplikasi Ini	Alasan Pemilihan (Singkat)
Otomotif	Gigi	Kekuatan tinggi, ketangguhan	Kritis untuk kinerja
Dirgantara	Poros	Kemampuan pengerasan yang baik, ketahanan lelah	Keamanan dan keandalan
Mesin	Poros Engkol	Ketangguhan yang sangat baik, ketahanan aus	Daya tahan di bawah stres

Aplikasi lainnya termasuk:
- Komponen industri minyak dan gas
- Komponen mesin berat
- Komponen struktural di konstruksi

Baja 8620H dipilih untuk aplikasi ini karena kemampuannya menahan stres dan kelelahan tinggi, menjadikannya ideal untuk komponen kritis.

Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Lanjutan

Fitur/Sifat	Baja 8620H	AISI 4140	AISI 4340	Catatan Singkat Pro/Kon atau Trade-off
Sifat Mekanis Utama	Kekuatan tinggi	Kekuatan sedang	Kekuatan tinggi	8620H menawarkan ketangguhan yang baik dibandingkan dengan kekerasan 4140 yang lebih tinggi
Aspek Korosi Utama	Adil	Sangat Buruk	Adil	8620H lebih baik untuk lingkungan sedang
Kemampuan Las	Sedang	Baik	Adil	8620H memerlukan pemanasan awal
Kemampuan Mesin	Sedang	Baik	Adil	8620H kurang dapat diolah dibandingkan 4140
Formabilitas	Baik	Adil	Sangat Buruk	8620H lebih mudah dibentuk
Perkiraan Biaya Relatif	Sedang	Sedang	Lebih Tinggi	8620H efektif biaya untuk propertinya
Ketersediaan Tipikal	Baik	Baik	Sedang	8620H mudah didapat

Ketika memilih baja 8620H, pertimbangan termasuk efektivitas biaya, ketersediaan, dan kecocokannya untuk aplikasi tertentu. Ketahanan korosi dan kemampuan lasnya yang sedang menjadikannya pilihan yang serbaguna, sementara sifat mekaniknya memastikan keandalan di lingkungan yang menuntut.

Sebagai kesimpulan, baja 8620H adalah material yang tangguh yang menyeimbangkan kekuatan, ketangguhan, dan fleksibilitas, menjadikannya pilihan yang diutamakan dalam berbagai aplikasi teknik. Sifat unik dan karakteristik kinerjanya harus dievaluasi secara cermat terhadap kebutuhan proyek untuk memastikan pemilihan material yang optimal.