Baja Krom Karbon Tinggi: Sifat dan Aplikasi Utamanya
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Stainless Steel Kromium Karbon Tinggi adalah kategori baja khusus yang ditandai dengan kandungan karbon yang tinggi dan penambahan kromium, yang secara signifikan meningkatkan sifat-sifatnya. Kelas baja ini diklasifikasikan sebagai baja paduan karbon tinggi, biasanya mengandung tingkat karbon berkisar antara 0,60% hingga 1,40% dan kandungan kromium antara 0,5% hingga 2,0%. Kehadiran elemen paduan ini memberikan karakteristik unik yang membuatnya cocok untuk berbagai aplikasi yang menuntut.
Ikhtisar Menyeluruh
Baja Kromium Karbon Tinggi dikenal karena kekerasan, ketahanan aus, dan kekuatannya yang sangat baik, menjadikannya pilihan yang disukai dalam aplikasi yang memerlukan daya tahan tinggi. Kandungan karbon yang tinggi berkontribusi terhadap kekerasannya, sementara kromium meningkatkan ketahanan korosi dan ketangguhan keseluruhan. Kelas baja ini sering digunakan dalam pembuatan alat pemotong, galas, dan komponen lainnya yang mengalami keausan signifikan.
Kelebihan (Pro) | Keterbatasan (Kontra) |
---|---|
Kekerasan dan ketahanan aus yang luar biasa | Rapuh pada tingkat karbon tinggi |
Ketahanan korosi yang baik karena kromium | Sulit untuk dilas |
Kekuatan dan ketangguhan yang tinggi | Memerlukan perlakuan panas yang tepat untuk kinerja optimal |
Cocok untuk aplikasi suhu tinggi | Duktillitas terbatas |
Secara historis, Baja Kromium Karbon Tinggi telah memainkan peran penting dalam aplikasi industri, terutama di sektor otomotif dan manufaktur, di mana daya tahan dan kinerja sangat penting. Posisi pasar yang kuat, dengan permintaan yang konsisten untuk material berkinerja tinggi di berbagai bidang teknik.
Nama Alternatif, Standar, dan Setara
Organisasi Standar | Penunjukan/Kelas | Negara/Daerah Asal | Catatan/Keterangan |
---|---|---|---|
UNS | AISI 52100 | USA | Setara terdekat untuk aplikasi galas |
AISI/SAE | 1095 | USA | Kandungan karbon lebih tinggi, ketahanan korosi lebih rendah |
ASTM | A829-4340 | USA | Sifat mekanis serupa, elemen paduan berbeda |
EN | 100Cr6 | Eropa | Umumnya digunakan untuk baja galas |
JIS | SUJ2 | Jepang | Setara untuk galas berkinerja tinggi |
Saat memilih antara kelas-kelas ini, sangat penting untuk mempertimbangkan perbedaan halus dalam komposisi dan sifat mekanis yang dapat memengaruhi kinerja dalam aplikasi tertentu. Misalnya, sementara AISI 52100 banyak digunakan untuk galas, kandungan karbonnya yang lebih rendah dibandingkan Baja Kromium Karbon Tinggi dapat mengakibatkan penurunan kekerasan.
Sifat Utama
Komposisi Kimia
Elemen (Simbol dan Nama) | Rentang Persentase (%) |
---|---|
C (Karbon) | 0,60 - 1,40 |
Cr (Kromium) | 0,5 - 2,0 |
Mn (Mangan) | 0,3 - 0,9 |
Si (Silikon) | 0,15 - 0,5 |
P (Fosfor) | ≤ 0,03 |
S (Belerang) | ≤ 0,03 |
Peran utama karbon dalam Baja Kromium Karbon Tinggi adalah untuk meningkatkan kekerasan dan kekuatan melalui pembentukan karbida selama perlakuan panas. Di sisi lain, kromium meningkatkan ketahanan korosi dan berkontribusi pada ketangguhan baja secara keseluruhan, membuatnya cocok untuk aplikasi dengan tekanan tinggi.
Sifat Mekanis
Sifat | Kondisi/Suhu Tempera | Suhu Uji | Nilai/Rentang Tipikal (Metrik) | Nilai/Rentang Tipikal (Imperial) | Standar Referensi untuk Metode Uji |
---|---|---|---|---|---|
Kekuatan Tarik | Dikuasai & Ditempered | Suhu Ruang | 800 - 1200 MPa | 1160 - 1740 ksi | ASTM E8 |
Kekuatan Tarik (offset 0,2%) | Dikuasai & Ditempered | Suhu Ruang | 600 - 1000 MPa | 87 - 145 ksi | ASTM E8 |
Perpanjangan | Dikuasai & Ditempered | Suhu Ruang | 5 - 15% | 5 - 15% | ASTM E8 |
Kekerasan (HRC) | Dikuasai & Ditempered | Suhu Ruang | 58 - 65 HRC | 58 - 65 HRC | ASTM E18 |
Kekuatan Impak | Dikuasai & Ditempered | -20°C (-4°F) | 20 - 50 J | 15 - 37 ft-lbf | ASTM E23 |
Kombinasi kekuatan tarik dan kekuatan yang tinggi, bersama dengan kekerasan yang signifikan, membuat Baja Kromium Karbon Tinggi sangat cocok untuk aplikasi yang melibatkan beban mekanis dan integritas struktural. Kemampuannya untuk menahan keausan dan deformasi di bawah tekanan sangat penting dalam industri seperti otomotif dan dirgantara.
Sifat Fisik
Sifat | Kondisi/Suhu | Nilai (Metrik) | Nilai (Imperial) |
---|---|---|---|
Kepadatan | Suhu Ruang | 7,85 g/cm³ | 0,284 lb/in³ |
Titik Leleh/Rentang | - | 1425 - 1540 °C | 2600 - 2800 °F |
Konduktivitas Termal | Suhu Ruang | 25 W/m·K | 14,5 BTU·in/h·ft²·°F |
Kapasitas Panas Spesifik | Suhu Ruang | 0,46 kJ/kg·K | 0,11 BTU/lb·°F |
Resistivitas Listrik | Suhu Ruang | 0,0006 Ω·m | 0,00001 Ω·in |
Kepadatan dan titik leleh Baja Kromium Karbon Tinggi menunjukkan ketahanannya, sementara konduktivitas termal dan kapasitas panas spesifiknya sangat penting untuk aplikasi yang melibatkan proses perlakuan panas. Sifat-sifat ini memastikan bahwa baja dapat mempertahankan integritas struktural di bawah kondisi termal yang bervariasi.
Ketahanan Korosi
Agen Korosif | Konsentrasi (%) | Suhu (°C/°F) | Peringkat Ketahanan | Catatan |
---|---|---|---|---|
Klorida | 3-5% | 20-60°C (68-140°F) | Baik | Risiko pitting |
Asam Sulfat | 10% | 25°C (77°F) | Buruk | Tidak direkomendasikan |
Natrium Hidroksida | 5% | 20-80°C (68-176°F) | Baik | Ketahanan sedang |
Atmosfer | - | - | Baik | Umumnya tahan |
Baja Kromium Karbon Tinggi menunjukkan ketahanan yang baik terhadap korosi atmosfer dan lingkungan basa tertentu, tetapi rentan terhadap pitting di lingkungan yang kaya klorida dan buruk dalam kondisi asam. Jika dibandingkan dengan kelas baja lain, seperti baja tahan karat, ketahanan korosinya terbatas, membuatnya kurang cocok untuk aplikasi di lingkungan yang sangat korosif.
Ketahanan Panas
Sifat/Batas | Suhu (°C) | Suhu (°F) | Keterangan |
---|---|---|---|
Suhu Layanan Berkelanjutan Maksimum | 300°C | 572°F | Di atas ini, sifat akan menurun |
Suhu Layanan Intermitten Maksimum | 400°C | 752°F | Paparan jangka pendek hanya |
Suhu Scaling | 600°C | 1112°F | Risiko oksidasi di luar ini |
Baja Kromium Karbon Tinggi mempertahankan sifat mekaniknya pada suhu tinggi, tetapi paparan berkepanjangan di atas suhu layanan berkelanjutan maksimum dapat menyebabkan penurunan. Ketahanan oksidasinya sedang, memerlukan langkah-langkah perlindungan dalam aplikasi suhu tinggi.
Sifat Fabrikasi
Dapat Dilas
Proses Las | Logam Pengisi yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS) | Gas/Flux Perisai Tipikal | Catatan |
---|---|---|---|
MIG | ER70S-6 | Argon + CO2 | Preheat direkomendasikan |
TIG | ER80S-D2 | Argon | Memerlukan perlakuan panas setelah pengelasan |
Stick | E7018 | - | Tidak ideal untuk bagian tebal |
Baja Kromium Karbon Tinggi dapat sulit untuk dilas karena kandungan karbonnya yang tinggi, yang dapat menyebabkan keretakan. Preheating dan perlakuan panas setelah pengelasan sering diperlukan untuk mengurangi masalah ini. Pemilihan logam pengisi dan proses pengelasan yang hati-hati sangat penting untuk menjaga integritas las.
Kemampuan Mesin
Parameter Mesin | [Baja Kromium Karbon Tinggi] | [AISI 1212] | Catatan/Saran |
---|---|---|---|
Indeks Kemampuan Mesin Relatif | 60% | 100% | Kekerasan yang lebih tinggi memengaruhi kemampuan mesin |
Kecepatan Pemotongan Tipikal (Putar) | 30-50 m/menit | 80-120 m/menit | Gunakan alat karbida untuk hasil terbaik |
Kemampuan mesin sangat dipengaruhi oleh kekerasan Baja Kromium Karbon Tinggi. Meskipun dapat dipotong, ia memerlukan alat yang khusus dan kecepatan pemotongan yang lebih lambat dibandingkan baja karbon rendah. Pendinginan dan pelumasan yang tepat sangat penting untuk mencegah keausan alat.
Formabilitas
Baja Kromium Karbon Tinggi umumnya tidak cocok untuk proses pembentukan yang luas karena kekerasan dan kerapuhannya yang tinggi. Pembentukan dingin dapat dilakukan dengan kontrol strain yang hati-hati, tetapi pembentukan panas lebih disukai untuk mengurangi risiko keretakan.
Perlakuan Panas
Proses Perlakuan | Rentang Suhu (°C/°F) | Waktu Perendaman Tipikal | Metode Pendinginan | Tujuan Utama / Hasil Yang Diharapkan |
---|---|---|---|---|
Peregangan | 700 - 800 °C / 1292 - 1472 °F | 1-2 jam | Udara atau tungku | Mengurangi kekerasan, meningkatkan duktilitas |
Quenching | 800 - 900 °C / 1472 - 1652 °F | 30 menit | Minyak atau air | Meningkatkan kekerasan |
Tempering | 150 - 300 °C / 302 - 572 °F | 1 jam | Udara | Mengurangi keretakan, meningkatkan ketangguhan |
Proses perlakuan panas sangat penting untuk mengoptimalkan sifat-sifat Baja Kromium Karbon Tinggi. Quenching meningkatkan kekerasan, sementara tempering membantu meredakan stres dan meningkatkan ketangguhan, menjadikannya cocok untuk aplikasi berkinerja tinggi.
Aplikasi Tipikal dan Penggunaan Akhir
Industri/Sektor | Contoh Aplikasi Khusus | Sifat Baja Kunci yang Digunakan dalam Aplikasi Ini | Alasan Pemilihan (Singkat) |
---|---|---|---|
Otomotif | Poros roda gigi | Kekuatan tinggi, ketahanan aus | Daya tahan di bawah tekanan |
Dirgantara | Komponen roda pendaratan | Ketahanan korosi, ketangguhan | Keamanan dan keandalan |
Manufaktur | Alat pemotong | Kekerasan, ketahanan aus | Umur panjang dan kinerja |
Minyak & Gas | Bit bor | Kekuatan tinggi, ketahanan impak | Kinerja dalam kondisi keras |
- Baja Kromium Karbon Tinggi sering dipilih untuk aplikasi di mana ketahanan aus dan kekuatan tinggi sangat penting, seperti pada gigi otomotif dan komponen dirgantara.
- Kemampuannya untuk menahan kondisi stres tinggi membuatnya ideal untuk alat pemotong dan peralatan bor.
Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Lanjutan
Fitur/Sifat | [Baja Kromium Karbon Tinggi] | [AISI 52100] | [AISI 4140] | Catatan Singkat Pro/Kontra atau Pertukaran |
---|---|---|---|---|
Sifat Mekanis Kunci | Kekerasan tinggi | Kekerasan tinggi | Kekerasan sedang | 52100 menawarkan ketahanan aus yang lebih baik |
Aspek Korosi Kunci | Ketahanan baik | Ketahanan baik | Ketahanan sedang | 52100 lebih baik untuk lingkungan korosif |
Dapat Dilas | Tantangan | Sedang | Baik | 4140 lebih mudah dilas |
Kemampuan Mesin | Sedang | Baik | Sedang | 52100 lebih sulit untuk dikerjakan |
Formabilitas | Buruk | Sedang | Baik | 4140 menawarkan formabilitas yang lebih baik |
Perkiraan Biaya Relatif | Sedang | Sedang | Lebih rendah | Biaya bervariasi menurut permintaan pasar |
Ketersediaan Tipikal | Sedang | Tinggi | Tinggi | 52100 tersedia secara luas |
Ketika memilih Baja Kromium Karbon Tinggi, pertimbangan seperti biaya, ketersediaan, dan sifat mekanis tertentu harus dipertimbangkan dengan memperhatikan alternatif lainnya. Meskipun menawarkan kekerasan dan ketahanan aus yang superior, tantangan dalam pengelasan dan kemampuan mesin mungkin membatasi penggunaannya dalam aplikasi tertentu. Memahami pertukaran ini sangat penting bagi insinyur dan desainer untuk membuat pilihan material yang tepat.
Sebagai kesimpulan, Baja Kromium Karbon Tinggi adalah material yang serbaguna dan berkinerja tinggi yang unggul dalam aplikasi yang menuntut. Sifat-sifat uniknya, meskipun menguntungkan, memerlukan pertimbangan yang cermat selama pemilihan dan pemrosesan untuk memastikan kinerja optimal dalam aplikasi yang dimaksudkan.