Besi Paduan Cor: Properti dan Aplikasi Utama

Stainless Steel Tuang adalah kategori baja yang ditandai dengan unsur paduannya dan proses pengecoran yang digunakan dalam produksinya. Kelas baja ini biasanya mencakup berbagai unsur paduan seperti kromium, nikel, molibdenum, dan vanadium, yang secara signifikan meningkatkan sifat mekaniknya serta ketahanan terhadap aus dan korosi. Klasifikasi utama dari baja paduan tuang termasuk dalam kategori lebih luas baja paduan, yang dikenal karena kekuatan, ketangguhan, dan kemampuan pengerasannya yang lebih baik dibandingkan dengan baja karbon.

Ikhtisar Komprehensif

Baja paduan tuang terutama diklasifikasikan sebagai baja paduan karbon sedang, yang diproduksi melalui metode pengecoran. Penyertaan unsur paduan seperti kromium (Cr), nikel (Ni), molibdenum (Mo), dan vanadium (V) berkontribusi pada sifat uniknya. Unsur-unsur ini meningkatkan kekuatan baja, ketangguhan, dan ketahanan terhadap berbagai bentuk degradasi, menjadikannya cocok untuk aplikasi yang menuntut.

Karakteristik signifikan dari baja paduan tuang meliputi:

• Kekuatan dan Ketangguhan Tinggi: Unsur paduan memberikan kekuatan tarik dan ketahanan benturan yang superior.
• Ketahanan Aus: Kekuatan dan ketangguhan yang ditingkatkan berkontribusi pada kemampuannya untuk menahan aus di lingkungan yang keras.
• Kemampuan Pengerasan: Kehadiran unsur paduan memungkinkan perlakuan panas yang efektif, meningkatkan kekerasan dan kekuatan baja.

Keuntungan:
- Sifat mekanik yang luar biasa, menjadikannya cocok untuk aplikasi dengan stres tinggi.
- Weldability dan kemudahan pemesinan yang baik, memungkinkan berbagai opsi fabrikasi.
- Ketahanan terhadap deformasi di bawah suhu dan beban tinggi.

Batasan:
- Biaya lebih tinggi dibandingkan baja karbon standar karena unsur paduan.
- Potensi kerapuhan jika tidak dirawat dengan benar.
- Proses fabrikasi yang lebih kompleks mungkin diperlukan.

Secara historis, baja paduan tuang telah memainkan peran penting dalam pengembangan berbagai aplikasi industri, terutama di sektor otomotif dan dirgantara, di mana material berkinerja tinggi sangat penting.

Nama Alternatif, Standar, dan Setara

Organisasi Standar	Penunjukan/Kelas	Negara/Region Asal	Catatan/Keterangan
UNS	G41300	USA	Setara terdekat dengan AISI 4130
AISI/SAE	4130	USA	Umum digunakan dalam aplikasi dirgantara
ASTM	A517	USA	Digunakan untuk bejana di bawah tekanan
EN	1.7225	Eropa	Setara dengan AISI 4130 dengan perbedaan komposisi kecil
DIN	34CrMo4	Jerman	Sifat serupa tetapi dengan rasio paduan yang berbeda
JIS	SCM430	Jepang	Sebanding dengan AISI 4130, digunakan dalam aplikasi otomotif

Tabel di atas menyoroti berbagai standar dan setara untuk baja paduan tuang. Secara khusus, meskipun kelas seperti AISI 4130 dan EN 1.7225 sering dianggap setara, perbedaan halus dalam komposisi dapat memengaruhi karakteristik kinerja, terutama dalam aplikasi stres tinggi.

Sifat Utama

Komposisi Kimia

Unsur (Simbol dan Nama)	Rentang Persentase (%)
Karbon (C)	0.28 - 0.33
Mangan (Mn)	0.60 - 0.90
Kromium (Cr)	0.80 - 1.10
Molibdenum (Mo)	0.15 - 0.25
Nikel (Ni)	0.40 - 0.70
Silikon (Si)	0.15 - 0.40

Unsur paduan utama dalam baja paduan tuang memainkan peran penting:
- Kromium: Meningkatkan kemampuan pengerasan dan ketahanan korosi.
- Molibdenum: Meningkatkan kekuatan pada suhu tinggi dan meningkatkan ketangguhan.
- Nikel: Meningkatkan ketangguhan dan ketahanan benturan, terutama pada suhu rendah.

Sifat Mekanik

Sifat	Kondisi/Temper	Nilai/Rentang Tipikal (Metrik)	Nilai/Rentang Tipikal (Imperial)	Standar Referensi untuk Metode Uji
Kekuatan Tarik	Dikuasai & Ditemper	620 - 850 MPa	90 - 123 ksi	ASTM E8
Kekuatan Tarik (0.2% offset)	Dikuasai & Ditemper	450 - 600 MPa	65 - 87 ksi	ASTM E8
Elongasi	Dikuasai & Ditemper	15 - 25%	15 - 25%	ASTM E8
Kekerasan (Rockwell C)	Dikuasai & Ditemper	28 - 35 HRC	28 - 35 HRC	ASTM E18
Kekuatan Benturan	Charpy V-notch, -20°C	30 - 50 J	22 - 37 ft-lbf	ASTM E23

Kombinasi sifat mekanik ini membuat baja paduan tuang cocok untuk aplikasi yang membutuhkan kekuatan tinggi dan ketangguhan, seperti pada komponen struktural, mesin, dan suku cadang otomotif. Kemampuannya untuk menahan beban mekanis yang signifikan memastikan integritas struktural di lingkungan yang menuntut.

Sifat Fisik

Sifat	Kondisi/Suhu	Nilai (Metrik)	Nilai (Imperial)
Kepadatan	Suhu Ruang	7.85 g/cm³	0.284 lb/in³
Titik Lebur	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Konduktivitas Termal	Suhu Ruang	45 W/m·K	31 BTU·in/(hr·ft²·°F)
Kapasitas Panas Spesifik	Suhu Ruang	460 J/kg·K	0.11 BTU/lb·°F
Resistivitas Listrik	Suhu Ruang	0.0000017 Ω·m	0.0000017 Ω·in

Sifat fisik utama seperti kepadatan dan konduktivitas termal sangat signifikan untuk aplikasi dalam lingkungan suhu tinggi, di mana berat dan disipasi panas adalah faktor penting.

Ketahanan Korosi

Ajakan Korosif	Konsentrasi (%)	Suhu (°C)	Peringkat Ketahanan	Catatan
Klorida	3-5	25-60	Baik	Risiko korosi pitting
Asam Sulfat	10	25	Kurang Baik	Tidak disarankan
Asam Klorida	5	25	Kurang Baik	Tidak disarankan
Atmosfer	-	-	Baik	Ketahanan sedang

Baja paduan tuang menunjukkan berbagai tingkat ketahanan korosi tergantung pada lingkungan. Ia berkinerja baik dalam kondisi atmosfer tetapi rentan terhadap pitting di lingkungan klorida. Jika dibandingkan dengan baja tahan karat, baja paduan tuang umumnya menawarkan ketahanan korosi yang lebih rendah, menjadikannya kurang cocok untuk aplikasi yang sangat korosif.

Ketahanan Terhadap Panas

Sifat/Batasan	Suhu (°C)	Suhu (°F)	Keterangan
Suhu Layanan Kontinu Maks	400	752	Cocok untuk aplikasi suhu tinggi
Suhu Layanan Intermiten Maks	500	932	Hanya untuk paparan jangka pendek
Suhu Scaling	600	1112	Risiko oksidasi di atas titik ini
Pertimbangan Kekuatan Creep	400	752	Creep mungkin menjadi perhatian di atas suhu ini

Pada suhu tinggi, baja paduan tuang mempertahankan kekuatan dan ketangguhannya, tetapi oksidasi dapat menjadi perhatian. Perlakuan panas yang tepat dapat meningkatkan kinerjanya dalam aplikasi suhu tinggi.

Sifat Fabrikasi

Weldability

Proses Pengelasan	Logam Pengisi yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS)	Gas/Fusudo Pelindung Tipikal	Catatan
MIG	ER70S-6	Argon + CO2	Bagus untuk bagian tipis
TIG	ER80S-Ni	Argon	Memerlukan preheat
Stick	E7018	-	Cocok untuk bagian yang lebih tebal

Baja paduan tuang umumnya dapat dilas, tetapi mungkin perlu dipanaskan sebelumnya untuk menghindari retak. Perlakuan panas setelah pengelasan dapat meningkatkan sifat las.

Kemudahan Pemesinan

Parameter Pemesinan	Baja Paduan Tuang	AISI 1212	Catatan/Tips
Indeks Kemudahan Pemesinan Relatif	70	100	Kemudahan pemesinan yang baik dengan alat yang tepat
Kecepatan Pemotongan Tipikal (Pembubutan)	50 m/menit	80 m/menit	Sesuaikan berdasarkan alat dan kondisi

Kemudahan pemesinan baik, tetapi perhatian harus diberikan untuk memilih kecepatan pemotongan dan alat yang sesuai untuk menghindari aus berlebihan.

Formability

Baja paduan tuang menunjukkan formability sedang. Pembentukan dingin dapat dilakukan, tetapi pembentukan panas lebih disukai untuk bentuk yang kompleks. Kerja pengerasan dapat terjadi, sehingga perlu kontrol yang hati-hati terhadap proses pembentukan.

Perlakuan Panas

Proses Perlakuan	Rentang Suhu (°C/°F)	Waktu Perendaman Tipikal	Metode Pendinginan	Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan
Peregangan	600 - 700 / 1112 - 1292	1 - 2 jam	Udara atau air	Meningkatkan duktilitas dan mengurangi kekerasan
Quenching	800 - 900 / 1472 - 1652	30 menit	Minyak atau air	Meningkatkan kekerasan dan kekuatan
Tempering	400 - 600 / 752 - 1112	1 jam	Udara	Mengurangi kerapuhan dan meningkatkan ketangguhan

Proses perlakuan panas seperti quenching dan tempering secara signifikan mengubah mikrostruktur baja paduan tuang, meningkatkan sifat mekaniknya. Transformasi dari austinite menjadi martensite selama quenching meningkatkan kekerasan, sedangkan tempering memungkinkan penyesuaian ketangguhan.

Aplikasi dan Penggunaan Akhir yang Tipikal

Industri/Sektor	Contoh Aplikasi Spesifik	Sifat Baja Utama yang Digunakan dalam Aplikasi Ini	Alasan Pemilihan
Dirgantara	Komponen pesawat	Kekuatan tinggi, ketangguhan	Kritis untuk keselamatan dan kinerja
Otomotif	Bagian sasis	Ketahanan aus, kekuatan benturan	Daya tahan di bawah stres
Minyak & Gas	Pahat bor	Ketahanan korosi, kekerasan	Kinerja dalam lingkungan yang keras
Mesin Berat	Transmisi	Kekuatan tarik tinggi, kemudahan pemesinan	Keandalan dalam operasi

Aplikasi lainnya meliputi:
- Komponen struktural dalam jembatan dan bangunan
- Alat dan cetakan berkinerja tinggi
- Aplikasi maritim di mana kekuatan dan ketahanan terhadap korosi sangat penting

Pemilihan baja paduan tuang untuk aplikasi ini didorong oleh sifat mekaniknya yang superior, yang memastikan keandalan dan kinerja di bawah kondisi yang menuntut.

Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Lanjutan

Fitur/Sifat	Baja Paduan Tuang	AISI 4140	Baja Tahan Karat	Catatan Pro/Kon Singkat atau Perdagangan
Sifat Mekanik Utama	Kekuatan Tinggi	Sedang	Ketahanan Korosi Tinggi	Baja paduan tuang menawarkan kekuatan lebih baik tetapi ketahanan korosi lebih rendah
Aspek Ketahanan Korosi Utama	Baik	Baik	Kelas	Baja tahan karat lebih disukai di lingkungan korosif
Weldability	Baik	Sedang	Bagus	Baja tahan karat lebih mudah untuk dilas
Kemudahan Pemesinan	Baik	Sedang	Sedang	Baja paduan tuang lebih mudah untuk diproses
Biaya Aproksimasi Relatif	Sedang	Sedang	Tinggi	Biaya efektif untuk aplikasi kekuatan tinggi
Ketersediaan Tipikal	Umum	Umum	Umum	Semua kelas tersedia secara luas

Saat memilih baja paduan tuang, pertimbangan termasuk biaya-efektivitas, ketersediaan, dan persyaratan aplikasi spesifik. Keseimbangan antara kekuatan, ketangguhan, dan kemudahan pemesinan menjadikannya pilihan serbaguna untuk berbagai aplikasi rekayasa. Namun, untuk lingkungan dengan potensi korosi tinggi, alternatif seperti baja tahan karat mungkin lebih cocok.

Secara ringkas, baja paduan tuang adalah material yang berharga dalam rekayasa, menawarkan kombinasi sifat yang unik yang melayani berbagai aplikasi. Memahami karakteristik, keuntungan, dan batasan sangat penting untuk membuat keputusan pemilihan material yang terinformasi.