H21 Baja Alat: Sifat dan Aplikasi Utama

Baja Alat H21 diklasifikasikan sebagai baja alat kecepatan tinggi, dirancang khusus untuk aplikasi yang memerlukan ketahanan aus dan ketangguhan yang tinggi. Baja ini terutama dipadu dengan tungsten, molibdenum, dan krom, yang secara signifikan meningkatkan kekerasan dan ketahanan panasnya. Kelas baja ini dikenal karena kinerjanya yang sangat baik dalam aplikasi suhu tinggi, menjadikannya cocok untuk memproduksi alat pemotong, cetakan, dan mold.

Ikhtisar Menyeluruh

Baja Alat H21 adalah bagian dari kategori baja alat kecepatan tinggi AISI/SAE, yang ditandai oleh kemampuannya untuk mempertahankan kekerasan dan kekuatan pada suhu yang tinggi. Elemen paduan utama meliputi tungsten (W), molibdenum (Mo), krom (Cr), dan vanadium (V). Elemen-elemen ini berkontribusi pada ketangguhan baja secara keseluruhan, ketahanan aus, dan kemampuannya untuk menahan kelelahan termal.

Karakteristik signifikan dari Baja Alat H21 meliputi:

• Kekerasan Tinggi: Mencapai level kekerasan 60 HRC atau lebih setelah perlakuan panas.
• Ketahanan Aus yang Sangat Baik: Cocok untuk aplikasi stres tinggi di mana abrasi menjadi perhatian.
• Ketangguhan yang Baik: Mempertahankan integritas struktural di bawah beban benturan.

Keuntungan:
- Kinerja luar biasa di lingkungan suhu tinggi.
- Mempertahankan tepi tajam dan tahan deformasi selama operasi pemotongan.
- Aplikasi yang serbaguna di berbagai industri.

Limitasi:
- Lebih sulit untuk diproses dibandingkan dengan baja paduan rendah.
- Memerlukan perlakuan panas yang tepat untuk mencapai sifat optimal.
- Biaya lebih tinggi dibandingkan dengan baja alat standar.

Secara historis, H21 telah menjadi pilihan favorit bagi pembuat alat karena keseimbangan antara kekerasan dan ketangguhan, menjadikannya sebagai bahan pokok dalam pembuatan alat presisi dan cetakan.

Nama Alternatif, Standar, dan Ekuivalen

Organisasi Standar	Penunjukan/Kelas	Negara/Region Asal	Catatan/Keterangan
UNS	T20821	USA	Ekuivalen terdekat dengan AISI H21
AISI/SAE	H21	USA	Penunjukan yang umum digunakan
ASTM	A681	USA	Spesifikasi untuk baja alat
EN	1.2561	Eropa	Sifat serupa, perbedaan komposisi kecil
JIS	SKD6	Jepang	Kelas yang sebanding dengan variasi kecil

Perbedaan antara kelas ekuivalen ini dapat mempengaruhi kinerja dalam aplikasi tertentu. Misalnya, meskipun H21 dan SKD6 mungkin menunjukkan kekerasan yang serupa, ketangguhan dan ketahanan ausnya dapat bervariasi karena perbedaan dalam elemen paduan dan proses perlakuan panas.

Sifat Utama

Komposisi Kimia

Elemen (Simbol dan Nama)	Rentang Persentase (%)
C (Karbon)	0.30 - 0.50
Cr (Krom)	4.00 - 5.00
Mo (Molibdenum)	1.00 - 1.50
W (Tungsten)	11.00 - 13.00
V (Vanadium)	0.50 - 1.00

Peran utama tungsten dalam Baja Alat H21 adalah untuk meningkatkan kekerasan dan ketahanan aus, khususnya pada suhu tinggi. Molibdenum berkontribusi pada kekuatan dan ketangguhan, sementara krom meningkatkan ketahanan korosi dan kemampuan pengerasan. Vanadium membantu dalam memperhalus struktur butir, yang meningkatkan ketangguhan.

Sifat Mekanis

Sifat	Kondisi/Temper	Suhu Uji	Nilai/Kisaran Tipikal (Metrik)	Nilai/Kisaran Tipikal (Imperial)	Standar Referensi untuk Metode Uji
Kekuatan Tarik	Dipadamkan & Ditemper	Suhu Ruangan	1800 - 2200 MPa	261 - 319 ksi	ASTM E8
Kekuatan Luluh (0.2% offset)	Dipadamkan & Ditemper	Suhu Ruangan	1500 - 1900 MPa	217 - 276 ksi	ASTM E8
Peregangan	Dipadamkan & Ditemper	Suhu Ruangan	5 - 10%	5 - 10%	ASTM E8
Kekerasan	Dipadamkan & Ditemper	Suhu Ruangan	58 - 62 HRC	58 - 62 HRC	ASTM E18
Kekuatan Benturan	Dipadamkan & Ditemper	-20 °C	20 - 30 J	15 - 22 ft-lbf	ASTM E23

Kombinasi kekuatan tarik dan kekuatan luluh yang tinggi, bersama dengan kekerasan yang signifikan, menjadikan Baja Alat H21 cocok untuk aplikasi yang melibatkan beban mekanis tinggi dan aus, seperti alat pemotong dan cetakan. Kekuatan benturannya memastikan bahwa ia dapat menahan guncangan mendadak tanpa patah.

Sifat Fisik

Sifat	Kondisi/Suhu	Nilai (Metrik)	Nilai (Imperial)
Kepadatan	Suhu Ruangan	7.85 g/cm³	0.284 lb/in³
Titik Leleh/Rentang	-	1425 - 1450 °C	2600 - 2642 °F
Konduktivitas Termal	Suhu Ruangan	25 W/m·K	14.5 BTU·in/h·ft²·°F
Kapasitas Panas Spesifik	Suhu Ruangan	460 J/kg·K	0.11 BTU/lb·°F
Resistivitas Listrik	Suhu Ruangan	0.0005 Ω·m	0.0003 Ω·in

Kepadatan Baja Alat H21 berkontribusi pada berat dan stabilitas keseluruhannya dalam aplikasi. Titik leleh yang tinggi memungkinkannya mempertahankan integritas struktural dalam kondisi termal ekstrim, sementara konduktivitas termal sangat penting untuk pelepasan panas selama proses pemesinan.

Ketahanan Korosi

Agen Korosif	Konsentrasi (%)	Suhu (°C)	Peringkat Ketahanan	Catatan
Klorida	5%	25 °C	Baik	Risiko korosi pitting
Asam Sulfur	10%	60 °C	Kurang Baik	Tidak disarankan
Natrium Hidroksida	50%	25 °C	Baik	Ketahanan sedang

Baja Alat H21 menunjukkan ketahanan yang baik terhadap klorida, yang dapat menyebabkan pitting, terutama di lingkungan laut. Kinerjanya dalam kondisi asam adalah kurang baik, menjadikannya tidak cocok untuk aplikasi yang melibatkan asam kuat. Dibandingkan dengan baja alat lainnya, seperti D2 atau M2, ketahanan korosi H21 umumnya lebih rendah, memerlukan pelapis atau perlakuan perlindungan di lingkungan korosif.

Ketahanan Panas

Sifat/Batas	Suhu (°C)	Suhu (°F)	Keterangan
Suhu Layanan Berkelanjutan Maks	540 °C	1000 °F	Cocok untuk aplikasi suhu tinggi
Suhu Layanan Sementara Maks	600 °C	1112 °F	Hanya untuk paparan jangka pendek
Suhu Skala	700 °C	1292 °F	Risiko oksidasi di atas titik ini

Baja Alat H21 mempertahankan kekerasan dan kekuatannya pada suhu yang tinggi, menjadikannya ideal untuk aplikasi seperti alat kerja panas. Namun, hati-hati harus diambil untuk menghindari paparan berkepanjangan pada suhu di atas 600 °C, karena ini dapat menyebabkan oksidasi dan degradasi material.

Sifat Fabrikasi

Kelayakan Las

Proses Pengelasan	Logam Pengisi yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS)	Gas/Penutup Pelindung yang Umum	Catatan
MIG	ER70S-6	Campuran Argon/CO2	Preheat disarankan
TIG	ER70S-2	Argon	Memerlukan perlakuan panas setelah pengelasan

Baja Alat H21 dapat dilas, tetapi memerlukan pertimbangan yang cermat tentang proses pengelasan dan bahan pengisi. Pemanasan awal sering diperlukan untuk mencegah retakan, dan perlakuan panas setelah pengelasan disarankan untuk memulihkan sifat mekanis.

Pemrosesan

Parameter Pemrosesan	Baja Alat H21	AISI 1212	Catatan/Tips
Indeks Pemrosesan Relatif	50%	100%	Lebih sulit untuk diproses
Kecepatan Pemotongan Tipikal	20 m/menit	30 m/menit	Gunakan alat karbida untuk hasil terbaik

Baja Alat H21 lebih sulit untuk diproses daripada baja paduan rendah karena kekerasannya. Menggunakan alat baja cepat atau karbida dan mengoptimalkan kecepatan pemotongan dapat meningkatkan kelayakan pemrosesan.

Formabilitas

Baja Alat H21 tidak terlalu mudah dibentuk karena kekerasan dan kekuatannya yang tinggi. Pembentukan dingin umumnya tidak direkomendasikan, sedangkan pembentukan panas dapat dilakukan dengan hati-hati untuk menghindari retakan. Radius lentur minimum harus dipertimbangkan selama fabrikasi.

Perlakuan Panas

Proses Perlakuan	Rentang Suhu (°C/°F)	Waktu Perendaman Tipikal	Metode Pendinginan	Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan
Pelarutan	800 - 850 °C / 1472 - 1562 °F	1 - 2 jam	Udara	Mengurangi kekerasan, meningkatkan kelayakan pemrosesan
Pengerasan	1000 - 1100 °C / 1832 - 2012 °F	30 - 60 menit	Minyak	Mencapai kekerasan tinggi
Pemulihan	500 - 600 °C / 932 - 1112 °F	1 - 2 jam	Udara	Mengurangi kerapuhan, meningkatkan ketangguhan

Proses perlakuan panas sangat mempengaruhi mikrostruktur Baja Alat H21. Pengerasan mengubah baja menjadi struktur martensit, sementara pemulihan mengurangi stres sisa dan kerapuhan, meningkatkan ketangguhan.

Aplikasi dan Penggunaan Akhir yang Tipikal

Industri/Sektor	Contoh Aplikasi Spesifik	Sifat Baja Kunci yang Digunakan dalam Aplikasi Ini	Alasan Pemilihan
Penerbangan	Alat pemotong	Kekerasan tinggi, ketahanan aus	Presisi dan daya tahan
Otomotif	Cetakan untuk injeksi plastik	Ketangguhan, ketahanan panas	Produksi dalam jumlah tinggi
Manufaktur	Die untuk stamping	Ketahanan aus, kekuatan benturan	Umur alat yang panjang

Aplikasi lainnya termasuk:
- Alat pembentukan logam
- Alat kerja dingin
- Alat pemotong kecepatan tinggi

Baja Alat H21 dipilih untuk aplikasi ini karena kemampuannya untuk mempertahankan kekerasan dan ketangguhan di bawah kondisi yang menuntut, memastikan umur panjang dan keandalan.

Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Lanjutan

Fitur/Sifat	Baja Alat H21	AISI D2	Baja Kecepatan Tinggi M2	Catatan Pro/Kon atau Trade-off Singkat
Kekerasan	Tinggi	Tinggi	Sangat Tinggi	H21 menawarkan keseimbangan antara ketangguhan dan kekerasan
Ketahanan Korosi	Baik	Baik	Baik	D2 memiliki ketahanan korosi yang lebih baik
Kelayakan Las	Sedang	Kurang Baik	Kurang Baik	H21 dapat dilas dengan hati-hati
Pemrosesan	Sedang	Baik	Kurang Baik	D2 lebih mudah diproses dibandingkan H21
Biaya Relatif Sekitar	Sedang	Sedang	Tinggi	H21 hemat biaya untuk alat berkinerja tinggi
Ketersediaan Tipikal	Umum	Umum	Kurang umum	H21 tersedia luas di pasar baja alat

Saat memilih Baja Alat H21, pertimbangan termasuk sifat mekanis, efisiensi biaya, dan ketersediaan. Meskipun menawarkan kinerja yang sangat baik dalam aplikasi suhu tinggi, kelayakan pemrosesan dan kelayakan pengelasan memerlukan penanganan yang hati-hati. Pilihan antara H21 dan kelas alternatif seperti D2 atau M2 tergantung pada persyaratan aplikasi spesifik, termasuk ketahanan aus, ketangguhan, dan ketahanan korosi.

Secara ringkas, Baja Alat H21 adalah material yang serbaguna yang unggul dalam aplikasi yang menuntut, menjadikannya pilihan utama bagi pembuat alat dan produsen yang mencari daya tahan dan kinerja.