K340 Baja: Tinjauan Properti dan Aplikasi Utama

Baja K340, yang juga dikenal sebagai Baja Alat Bohler, adalah baja alat berkinerja tinggi yang terutama diklasifikasikan sebagai baja paduan karbon tinggi. Ini dirancang untuk aplikasi yang memerlukan ketahanan aus dan kekuatan yang luar biasa. Elemen paduan utama dalam K340 termasuk kromium, molibdenum, dan vanadium, yang secara signifikan meningkatkan kekerasan, ketahanan aus, dan sifat mekanik secara keseluruhan.

Ikhtisar Komprehensif

Baja K340 dicirikan oleh kandungan karbonnya yang tinggi, yang biasanya berkisar dari 0.9% hingga 1.1%, bersama dengan campuran seimbang kromium (4.0% hingga 5.0%), molibdenum (1.0% hingga 1.5%), dan vanadium (0.5% hingga 1.0%). Elemen paduan ini berkontribusi pada kemampuan baja untuk mempertahankan kekerasan pada suhu tinggi, menjadikannya cocok untuk alat pemotong dan cetakan kecepatan tinggi.

Karakteristik signifikan dari baja K340 termasuk:

• Kekerasan Tinggi: Tingkat kekerasan yang dapat dicapai dapat melebihi 60 HRC setelah perlakuan panas yang tepat.
• Ketahanan Aus yang Cemerlang: Elemen paduan memberikan ketahanan yang superior terhadap abrasi dan aus, menjadikannya ideal untuk aplikasi alat.
• Kekuatan yang Baik: Meskipun memiliki kekerasan, K340 mempertahankan tingkat kekuatan yang memungkinkan untuk menahan dampak tanpa patah.

Keuntungan:
- Ketahanan aus yang luar biasa menjadikannya cocok untuk alat berkinerja tinggi.
- Retensi kekerasan tinggi pada suhu tinggi memungkinkan umur alat yang lebih lama.
- Aplikasi yang serbaguna di berbagai industri, termasuk otomotif dan aerospace.

Limitasi:
- Rentan terhadap kerapuhan jika tidak diperlakukan panas dengan benar.
- Memerlukan pemesinan dan pembuatan yang hati-hati karena kekerasannya.
- Biaya yang lebih tinggi dibandingkan dengan baja paduan yang lebih rendah.

Baja K340 memegang posisi yang signifikan di pasar baja alat, sering dipilih untuk aplikasi di mana kinerja dan daya tahan sangat penting. Signifikansi historisnya terletak pada pengembangannya untuk alat pemotong berkinerja tinggi, yang telah berkembang seiring dengan kemajuan dalam teknologi manufaktur.

Nama Alternatif, Standar, dan Padanan

Organisasi Standar	Penunjukan/Kelas	Negara/Daerah Asal	Catatan/Komentar
UNS	T42040	USA	Padanan terdekat untuk K340
AISI/SAE	AISI D2	USA	Perbedaan komposisi minor; D2 memiliki ketahanan lebih rendah
ASTM	A681	USA	Spesifikasi standar untuk baja alat
EN	1.2379	Eropa	Padanan dengan sifat serupa
JIS	SKD11	Jepang	Kinerja serupa tetapi bervariasi dalam ketahanan

Perbedaan antara K340 dan padanannya, seperti AISI D2 dan JIS SKD11, dapat mempengaruhi pemilihan berdasarkan kebutuhan aplikasi spesifik. Misalnya, sementara D2 menawarkan ketahanan aus yang baik, ketahanan K340 yang lebih tinggi mungkin lebih diutamakan dalam aplikasi yang menghadapi beban dampak.

Sifat-Sifat Kunci

Komposisi Kimia

Elemen (Simbol dan Nama)	Rentang Persentase (%)
C (Karbon)	0.9 - 1.1
Cr (Kromium)	4.0 - 5.0
Mo (Molibdenum)	1.0 - 1.5
V (Vanadium)	0.5 - 1.0
Mn (Mangan)	0.2 - 0.5
Si (Silikon)	0.2 - 0.5
P (Fosfor)	≤ 0.03
S (Belerang)	≤ 0.03

Peran utama dari elemen paduan kunci dalam baja K340 termasuk:
- Kromium: Meningkatkan kemampuan pengerasan dan ketahanan korosi.
- Molibdenum: Meningkatkan ketahanan dan kekuatan pada suhu tinggi.
- Vanadium: Meningkatkan ketahanan aus dan memperhalus struktur butir, berkontribusi pada kekuatan keseluruhan.

Sifat Mekanik

Sifat	Kondisi/Suhu	Suhu Tes	Nilai/Rentang Tipikal (Metrik)	Nilai/Rentang Tipikal (Imperial)	Standar Referensi untuk Metode Uji
Kekuatan Tarik	Dikeraskan & Dilunakkan	Suhu Ruangan	1800 - 2200 MPa	261 - 319 ksi	ASTM E8
Kekuatan Runtuh (offset 0.2%)	Dikeraskan & Dilunakkan	Suhu Ruangan	1500 - 1900 MPa	217 - 276 ksi	ASTM E8
Regangan	Dikeraskan & Dilunakkan	Suhu Ruangan	5 - 10%	5 - 10%	ASTM E8
Kekerasan (HRC)	Dikeraskan & Dilunakkan	Suhu Ruangan	58 - 62 HRC	58 - 62 HRC	ASTM E18
Kekuatan Dampak (Charpy)	Dikeraskan & Dilunakkan	-20 °C	20 - 30 J	14.8 - 22.1 ft-lbf	ASTM E23

Penggabungan sifat mekanik ini membuat baja K340 sangat cocok untuk aplikasi yang melibatkan beban mekanis tinggi dan persyaratan integritas struktural, seperti alat pemotong, cetakan, dan cetakan.

Sifat Fisik

Sifat	Kondisi/Suhu	Nilai (Metrik)	Nilai (Imperial)
Kepadatan	Suhu Ruangan	7.85 g/cm³	0.284 lb/in³
Titik Leleh	-	1425 - 1450 °C	2600 - 2642 °F
Konduktivitas Termal	Suhu Ruangan	25 W/m·K	14.5 BTU·in/(hr·ft²·°F)
Kapasitas Panas Spesifik	Suhu Ruangan	460 J/kg·K	0.11 BTU/lb·°F
Resistivitas Listrik	Suhu Ruangan	0.0006 Ω·m	0.0004 Ω·in

Signifikansi praktis dari sifat fisik K340 mencakup:
- Kepadatan: Mempengaruhi berat dan keseimbangan alat yang terbuat dari K340, penting untuk aplikasi presisi.
- Konduktivitas Termal: Penting untuk pembuangan panas dalam aplikasi pemotongan kecepatan tinggi, mencegah overheating.
- Titik Leleh: Menunjukkan kemampuan baja untuk bertahan pada suhu tinggi tanpa kehilangan integritas struktural.

Ketahanan terhadap Korosi

Agens Korosif	Konsentrasi (%)	Suhu (°C)	Peringkat Ketahanan	Catatan
Klorida	3-10	20-60	Baik	Risiko korosi pitting
Asam Sulfat	10-30	25-50	Buruk	Tidak dianjurkan
Natrium Hidroksida	5-20	20-60	Baik	Ketahanan sedang

Baja K340 menunjukkan ketahanan korosi yang sedang, terutama dalam lingkungan dengan klorida dan larutan alkali. Namun, ia rentan terhadap pitting di lingkungan kaya klorida dan harus dihindari dalam kondisi asam. Dibandingkan dengan baja alat lainnya seperti D2 dan SKD11, K340 menawarkan ketahanan yang lebih baik tetapi mungkin tidak berkinerja sebaik di lingkungan korosif, yang memerlukan pelapisan pelindung atau perawatan permukaan dalam aplikasi tertentu.

Ketahanan terhadap Panas

Sifat/Batas	Suhu (°C)	Suhu (°F)	Catatan
Max Suhu Layanan Kontinu	500	932	Cocok untuk penggunaan jangka panjang
Max Suhu Layanan Intermiten	600	1112	Paparan jangka pendek saja
Suhu Scaling	700	1292	Risiko oksidasi di atas suhu ini
Pertimbangan Kekuatan Creep	400	752	Mulai menurun pada suhu ini

Pada suhu yang tinggi, baja K340 mempertahankan kekerasan dan kekuatannya, menjadikannya cocok untuk aplikasi yang melibatkan beban termal tinggi. Namun, oksidasi dapat menjadi perhatian, terutama pada suhu yang melebihi 600 °C (1112 °F). Perlakuan panas yang tepat dan pelapisan permukaan dapat mengurangi masalah ini.

Sifat Pembuatan

Keberlasakan

Proses Pengelasan	Logam Pengisi yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS)	Gas/Fluks Pelindung yang Umum	Catatan
TIG	ER80S-D2	Argon	Preheat direkomendasikan
MIG	ER70S-6	Argon/CO2	Perlakuan panas pasca pengelasan disarankan
Stick	E7018	-	Memerlukan pemanasan awal

Baja K340 dapat dilas, tetapi perhatian harus diberikan untuk menghindari retak. Pemanasan awal dan perlakuan panas pasca pengelasan disarankan untuk mengurangi stres dan meningkatkan ketahanan. Cacat umum termasuk porositas dan retak jika tidak dikelola dengan baik.

Pemesinan

Parameter Pemesinan	Baja K340	AISI 1212	Catatan/Tip
Indeks Pemesinan Relatif	50	100	K340 lebih sulit untuk diproduksi
Kecepatan Pemotongan Tipikal	20 m/menit	40 m/menit	Gunakan alat karbida untuk hasil terbaik

Kekerasan baja K340 menghadirkan tantangan dalam pemesinan, memerlukan alat khusus dan kecepatan pemotongan yang lebih lambat. Kondisi optimal mencakup penggunaan alat karbida dan pendingin yang sesuai untuk mengelola panas.

Formabilitas

Baja K340 tidak cocok untuk proses pembentukan yang luas karena kekerasannya yang tinggi. Pembentukan dingin dapat menyebabkan retak, sementara pembentukan panas lebih mungkin tetapi memerlukan kontrol suhu yang hati-hati untuk menghindari kehilangan kekerasan.

Perlakuan Panas

Proses Perlakuan	Rentang Suhu (°C/°F)	Waktu Perendaman Tipikal	Metode Pendinginan	Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan
Anealing	800 - 850 / 1472 - 1562	1 - 2 jam	Udara	Mengurangi kekerasan, meningkatkan kemampuan pemesinan
Quenching	1000 - 1100 / 1832 - 2012	30 menit	Minyak	Meningkatkan kekerasan
Tempering	500 - 600 / 932 - 1112	1 jam	Udara	Mengurangi kerapuhan, meningkatkan ketahanan

Proses perlakuan panas secara signifikan mempengaruhi mikrostruktur dan sifat K340. Quenching meningkatkan kekerasan, sementara tempering menyeimbangkan kekerasan dan kekuatan, menjadikannya cocok untuk aplikasi yang menuntut.

Aplikasi dan Penggunaan Akhir yang Tipikal

Industri/Sektor	Contoh Aplikasi Spesifik	Sifat Baja Kunci yang Digunakan dalam Aplikasi Ini	Alasan Pemilihan (Singkat)
Otomotif	Alat pemotong	Kekerasan tinggi, ketahanan aus	Umur alat yang lebih lama
Aerospace	Cetakan untuk bagian komposit	Kekuatan, stabilitas termal	Persyaratan berkinerja tinggi
Manufaktur	Cetakan untuk stamping	Ketahanan aus, kekuatan	Daya tahan di bawah stres

Aplikasi lainnya termasuk:
- Alat pemesinan presisi
- Cetakan injeksi
- Bilah pemotong

Baja K340 dipilih untuk aplikasi ini karena ketahanan ausnya yang luar biasa dan kemampuannya untuk mempertahankan kinerja di bawah kondisi stres tinggi.

Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Lanjutan

Fitur/Sifat	Baja K340	AISI D2	SKD11	Catatan Pro/Kon atau Pertukaran Singkat
Sifat Mekanik Kunci	Kekerasan tinggi	Ketahanan aus yang baik	Kekuatan sedang	K340 menawarkan ketahanan yang superior
Aspek Korosi Kunci	Ketahanan sedang	Buruk di lingkungan asam	Baik dalam klorida	K340 lebih baik dalam kondisi sulit
Keberlasakan	Sedang	Buruk	Sedang	K340 memerlukan penanganan yang hati-hati
Pemesinan	Sulit	Mudah	Sedang	K340 membutuhkan alat khusus
Formabilitas	Terbatas	Bagus	Sedang	K340 tidak ideal untuk pembentukan
Perkiraan Biaya Relatif	Lebih tinggi	Sedang	Lebih rendah	Biaya mencerminkan manfaat kinerja
Ketersediaan Tipikal	Sedang	Tinggi	Tinggi	K340 mungkin kurang tersedia

Ketika memilih baja K340, pertimbangan mencakup biaya-efektivitas, ketersediaan, dan kebutuhan aplikasi spesifik. Meskipun mungkin lebih mahal daripada alternatif, kinerjanya dalam aplikasi yang menantang sering kali membenarkan investasi tersebut. Selain itu, sifat magnetik K340 minimal, menjadikannya cocok untuk aplikasi di mana gangguan magnetik menjadi perhatian.

Kesimpulannya, baja K340 adalah baja alat yang serbaguna dan berkinerja tinggi yang unggul dalam aplikasi yang memerlukan daya tahan dan ketahanan terhadap aus. Sifat uniknya dan kriteria pemilihan yang hati-hati menjadikannya pilihan yang berharga bagi insinyur dan produsen di berbagai industri.