M2 Baja Alat: Properti dan Aplikasi Utama

Stekel M2 (M2 HSS) adalah baja kecepatan tinggi (HSS) yang diklasifikasikan sebagai baja alat, dirancang khusus untuk alat potong dan aplikasi berkinerja tinggi. Ini terutama terdiri dari besi, dengan unsur paduan yang signifikan termasuk molibdenum, tungsten, kromium, dan vanadium. Unsur-unsur ini berkontribusi pada kekerasan, ketahanan aus, dan kemampuannya untuk mempertahankan tepi potong pada suhu tinggi.

Tinjauan Umum

Baja Alat M2 terkenal karena kekerasannya yang luar biasa dan ketahanan aus, menjadikannya pilihan yang disukai untuk berbagai aplikasi pemotongan dan alat. Unsur paduan utama dalam M2 meliputi:

• Molibdenum (Mo): Meningkatkan kemampuan pengerasan dan memperbaiki ketahanan aus.
• Tungsten (W): Meningkatkan kemampuan baja untuk tahan terhadap suhu tinggi tanpa kehilangan kekerasannya.
• Kromium (Cr): Berkontribusi pada ketahanan korosi dan ketangguhan.
• Vanadium (V): Meningkatkan ketahanan aus dan memperbaiki struktur butir.

Unsur-unsur ini secara kolektif memungkinkan M2 untuk mencapai tingkat kekerasan tinggi (biasanya sekitar 62-65 HRC) setelah perlakuan panas, sambil juga memberikan ketangguhan yang baik dan ketahanan terhadap deformasi termal.

Keuntungan Baja Alat M2:
- Kekerasan Tinggi: Mempertahankan kekerasan pada suhu tinggi, menjadikannya ideal untuk aplikasi pemotongan kecepatan tinggi.
- Ketahanan Aus yang Luar Biasa: Cocok untuk alat yang mengalami aus yang signifikan.
- Fleksibilitas: Dapat digunakan untuk berbagai aplikasi, termasuk bor, tap, dan pemotong milling.

Limitasi Baja Alat M2:
- Kerapuhan: Meskipun keras, dapat lebih rapuh dibandingkan dengan baja lainnya, yang dapat menyebabkan retak dalam kondisi tertentu.
- Biaya: Umumnya lebih mahal dibandingkan dengan baja kelas rendah, yang mungkin menjadi pertimbangan untuk beberapa aplikasi.

Baja Alat M2 memegang posisi signifikan di pasar sebagai standar untuk alat potong kecepatan tinggi, dengan makna sejarah yang berasal dari pengembangannya di awal abad ke-20. Kemampuannya untuk beroperasi dalam kondisi ekstrem telah menjadikannya pokok di industri manufaktur dan mesin.

Nama Alternatif, Standar, dan Padanan

Organisasi Standar	Penunjukan/Kelas	Negara/Wilayah Asal	Catatan/Keterangan
UNS	T11302	USA	Padanan terdekat dengan AISI M2
AISI/SAE	M2	USA	Kelas baja kecepatan tinggi standar
ASTM	A600	USA	Spesifikasi untuk baja alat kecepatan tinggi
EN	1.3343	Eropa	Kelas padanan dalam standar Eropa
DIN	X153CrMoV12	Jerman	Perbedaan komposisi minor yang perlu diperhatikan
JIS	SKH51	Jepang	Sifat serupa, tetapi dengan variasi kecil dalam komposisi
GB	W18Cr4V	China	Padanan terdekat dengan perbedaan minor

Perbedaan antara kelas padanan ini sering terletak pada presentase spesifik dari unsur paduan, yang dapat memengaruhi karakteristik kinerja seperti ketangguhan, ketahanan aus, dan kemampuan mesin. Misalnya, meskipun M2 dan SKH51 menunjukkan kekerasan serupa, variasi kecil dalam kandungan vanadium dapat memengaruhi struktur butir dan, akibatnya, ketahanan aus.

Properti Utama

Komposisi Kimia

Unsur (Simbol dan Nama)	Rentang Persentase (%)
C (Karbon)	0.78 - 0.83
Cr (Kromium)	3.75 - 4.50
Mo (Molibdenum)	5.00 - 6.75
W (Tungsten)	5.50 - 6.75
V (Vanadium)	1.75 - 2.20
Mn (Mangan)	0.20 - 0.40
Si (Silikon)	0.20 - 0.30
P (Fosfor)	≤ 0.030
S (Sulfur)	≤ 0.030

Unsur paduan utama dalam Baja Alat M2 memainkan peran penting dalam menentukan propertinya:

• Karbon (C): Penting untuk mencapai kekerasan dan kekuatan tinggi melalui perlakuan panas.
• Molibdenum (Mo): Meningkatkan kemampuan pengerasan dan berkontribusi pada ketahanan aus.
• Tungsten (W): Meningkatkan ketahanan baja terhadap pelunakan pada suhu tinggi.
• Vanadium (V): Meningkatkan ketahanan aus dan memperbaiki mikrostruktur, yang mengarah pada ketangguhan yang lebih baik.

Properti Mekanis

Properti	Kondisi/Suhu	Suhu Uji	Nilai/Rentang Tipikal (Metik)	Nilai/Rentang Tipikal (Imperial)	Standar Referensi untuk Metode Uji
Kekuatan Tarik	Diquenching & Ditemper	Suhu Ruang	1,800 - 2,000 MPa	261 - 290 ksi	ASTM E8
Kekuatan Sisa (0.2% offset)	Diquenching & Ditemper	Suhu Ruang	1,600 - 1,800 MPa	232 - 261 ksi	ASTM E8
Sifat Regangan	Diquenching & Ditemper	Suhu Ruang	2 - 5%	2 - 5%	ASTM E8
Kekerasan (HRC)	Diquenching & Ditemper	Suhu Ruang	62 - 65 HRC	62 - 65 HRC	ASTM E18
Kekuatan Impak (Charpy)	Diquenching & Ditemper	-20 °C	20 - 30 J	15 - 22 ft-lbf	ASTM E23

Properti mekanis dari Baja Alat M2 membuatnya sangat cocok untuk aplikasi yang memerlukan kekuatan tinggi dan ketahanan aus. Kombinasi kekuatan tarik dan kekuatan sisa yang tinggi memungkinkannya untuk menahan beban mekanis yang signifikan, sementara kekerasannya memastikan umur panjang dalam aplikasi pemotongan. Regangan yang relatif rendah menunjukkan bahwa meskipun kuat, ia mungkin lebih rentan terhadap retak di bawah stres berlebih.

Properti Fisik

Properti	Kondisi/Suhu	Nilai (Metik)	Nilai (Imperial)
Kepadatan	Suhu Ruang	7.85 g/cm³	0.284 lb/in³
Titik Leleh/Rentang	-	1,200 - 1,300 °C	2,192 - 2,372 °F
Konduktivitas Termal	Suhu Ruang	25 W/m·K	14.5 BTU·in/h·ft²·°F
Kapasitas Temperatur Spesifik	Suhu Ruang	460 J/kg·K	0.11 BTU/lb·°F
Resistivitas Listrik	Suhu Ruang	0.0005 Ω·m	0.0003 Ω·in
Koeffisien Perluasan Termal	Suhu Ruang	11.5 µm/m·K	6.4 µin/in·°F

Properti fisik dari Baja Alat M2 penting untuk aplikasinya. Misalnya, titik leleh yang tinggi memungkinkannya untuk mempertahankan integritasnya pada suhu tinggi, yang krusial untuk alat potong kecepatan tinggi. Kepadatan menunjukkan bahwa itu adalah material yang kuat, sementara konduktivitas termal dan kapasitas temperatur spesifik menunjukkan bahwa ia dapat secara efektif mengalirkan panas yang dihasilkan selama proses pemesinan.

Ketahanan Korosi

Agens Korois	Konsentrasi (%)	Suhu (°C)	Peringkat Ketahanan	Catatan
Air	-	Ambient	Adil	Rentan terhadap karat
Asam	Pengencer	Ambient	Buruk	Resiko pitting
Larutan Alkalin	-	Ambient	Adil	Ketahanan sedang
Klorida	-	Ambient	Buruk	Risiko tinggi retak korosi stres (SCC)

Baja Alat M2 menunjukkan ketahanan korosi sedang, terutama dalam kondisi atmosfer. Namun, ia rentan terhadap karat ketika terpapar kelembaban, dan kinerjanya dalam lingkungan asam atau kaya klorida dapat menyebabkan degradasi yang signifikan. Dibandingkan dengan baja alat lainnya, seperti D2 (karbon tinggi, kromium tinggi), ketahanan korosi M2 lebih rendah, menjadikannya kurang cocok untuk aplikasi yang berisiko terpapar agen korosif.

Ketahanan Panas

Properti/Batas	Suhu (°C)	Suhu (°F)	Catatan
Suhu Layanan Kontinu Maks	540 °C	1,004 °F	Cocok untuk aplikasi kecepatan tinggi
Suhu Layanan Intermittent Maks	600 °C	1,112 °F	Hanya paparan jangka pendek
Suhu Pemudaran	700 °C	1,292 °F	Risiko oksidasi melebihi suhu ini
Pertimbangan Kekuatan Creep	500 °C	932 °F	Mulai kehilangan kekuatan

Baja Alat M2 menunjukkan kinerja baik pada suhu tinggi, mempertahankan kekerasan dan kekuatan hingga sekitar 540 °C (1,004 °F). Namun, paparan jangka panjang pada suhu di atas rentang ini dapat menyebabkan oksidasi dan pemudaran, yang dapat mengkompromikan integritas material. Kekuatan creep menjadi masalah pada sekitar 500 °C (932 °F), di mana material mungkin mulai terdeformasi di bawah beban yang terus menerus.

Properti Fabrikasi

Keterlasan

Proses Pengelasan	Logam Isian yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS)	Gas/Fluks Pelindung Tipikal	Catatan
MIG	ER70S-6	Campuran Argon + CO2	Preheat direkomendasikan
TIG	ER80S-D2	Argon	Memerlukan perlakuan panas pasca pengelasan
Stick	E7018	-	Tidak direkomendasikan untuk bagian tebal

Baja Alat M2 umumnya tidak direkomendasikan untuk pengelasan karena kandungan karbon yang tinggi, yang dapat menyebabkan retak. Jika pengelasan diperlukan, pemanasan awal dan perlakuan panas pasca pengelasan sangat penting untuk meminimalkan risiko cacat. Pemilihan logam isian juga penting untuk memastikan kompatibilitas dan mempertahankan sifat yang diinginkan.

Kemampuan Mesin

Parameter Pemesinan	Baja Alat M2	AISI 1212	Catatan/Tips
Indeks Kemampuan Mesin Relatif	60	100	M2 lebih sulit untuk diproduksi
Kecepatan Pemotongan Tipikal	20 m/menit	50 m/menit	Gunakan alat karbida untuk hasil terbaik

Baja Alat M2 memiliki indeks kemampuan mesin yang lebih rendah dibandingkan dengan baja yang lebih mudah diproduksi seperti AISI 1212. Ini berarti bahwa pemesinan M2 memerlukan pertimbangan yang lebih hati-hati terhadap alat dan kecepatan pemotongan. Alat karbida direkomendasikan untuk mencapai hasil optimal, dan pendingin harus digunakan untuk mengelola panas selama pemesinan.

Formabilitas

Baja Alat M2 tidak cocok untuk proses pembentukan karena kekerasan dan kerapuhannya yang tinggi. Pembentukan dingin umumnya tidak mungkin, sementara pembentukan panas mungkin memungkinkan pada suhu tinggi, tetapi memerlukan kontrol yang cermat untuk menghindari retak. Karakteristik pengerasan kerja material juga dapat menyulitkan operasi pembentukan.

Perlakuan Panas

Proses Perlakuan	Rentang Suhu (°C/°F)	Waktu Rendam Tipikal	Metode Pendinginan	Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan
Pengawetan	800 - 850 °C / 1,472 - 1,562 °F	1 - 2 jam	Udara	Mengurangi kekerasan, meningkatkan kemampuan mesin
Pengerasan	1,200 - 1,250 °C / 2,192 - 2,282 °F	30 - 60 menit	Minyak atau Udara	Mencapai kekerasan tinggi
Tempering	500 - 600 °C / 932 - 1,112 °F	1 - 2 jam	Udara	Mengurangi kerapuhan, meningkatkan ketangguhan

Perlakuan panas Baja Alat M2 melibatkan proses austenitizing, quenching, dan tempering. Selama austenitizing, baja dipanaskan hingga suhu tinggi untuk melarutkan karbida dan membentuk struktur austenitik yang homogen. Quenching mendinginkan baja dengan cepat, mengunci kekerasan, sementara tempering mengurangi kerapuhan dan meningkatkan ketangguhan. Transformasi metalurgi selama perlakuan ini sangat memengaruhi mikrostruktur, menghasilkan distribusi karbida yang baik yang berkontribusi pada ketahanan aus yang sangat baik dari baja.

Aplikasi dan Penggunaan Akhir yang Umum

Industri/Sektor	Contoh Aplikasi Khusus	Properti Baja Kunci yang Digunakan dalam Aplikasi Ini	Alasan Pemilihan (Singkat)
Penerbangan	Alat potong untuk bilah turbin	Kekerasan tinggi, ketahanan aus	Dibutuhkan untuk pemotongan presisi pada kecepatan tinggi
Otomotif	Bit bor dan tap	Ketangguhan, kinerja suhu tinggi	Esensial untuk pemesinan material keras
Manufaktur	Pemotong milling	Ketahanan aus, pemeliharaan tepi potong	Mempertahankan efisiensi pemotongan seiring waktu
Alat	Penjepit dan cetakan	Kekerasan, ketahanan impak	Diperlukan untuk operasi pembentukan

Aplikasi lain dari Baja Alat M2 meliputi:

• Alat pertukangan kayu: Untuk pemotongan dan pembentukan presisi.
• Instrumen medis: Di mana ketahanan aus yang tinggi sangat penting.
• Alat pembentukan logam: Seperti cetakan dan cetakan.

Baja Alat M2 dipilih untuk aplikasi ini karena kemampuannya untuk mempertahankan tepi tajam dan menahan ketegangan dari pemesinan kecepatan tinggi, menjadikannya ideal untuk alat yang memerlukan daya tahan dan presisi.

Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Lebih Lanjut

Fitur/Properti	Baja Alat M2	Baja Alat D2	Baja Alat A2	Catatan Pro/Kon atau Trade-off Singkat
Properti Mekanis Utama	Kekerasan tinggi	Ketahanan aus tinggi	Ketangguhan yang baik	M2 unggul dalam aplikasi kecepatan tinggi, sementara D2 menawarkan ketahanan aus yang lebih baik
Aspek Korosi Utama	Adil	Baik	Adil	D2 memiliki ketahanan korosi yang lebih baik karena kandungan kromium yang lebih tinggi
Keterlasan	Buruk	Adil	Baik	A2 lebih mudah dilas, menjadikannya cocok untuk lebih banyak aplikasi
Kemampuan Mesin	Sedang	Rendah	Tinggi	A2 lebih mudah untuk diproduksi, sementara M2 memerlukan lebih banyak perhatian
Perkiraan Biaya Relatif	Tinggi	Sedang	Sedang	M2 lebih mahal karena unsur paduannya
Ketersediaan Tipikal	Umum	Umum	Umum	Semua kelas tersedia secara luas, tetapi M2 mungkin memiliki waktu tunggu yang lebih lama

Ketika memilih Baja Alat M2, pertimbangan seperti biaya, ketersediaan, dan persyaratan aplikasi spesifik sangat penting. Kinerja tingginya dalam aplikasi pemotongan membenarkan biayanya, tetapi untuk aplikasi di mana ketahanan korosi atau keterlasan lebih penting, kelas alternatif seperti D2 atau A2 mungkin lebih cocok. Selain itu, pilihan M2 harus mempertimbangkan proses pemesinan dan fabrikasi spesifik untuk memastikan kinerja dan umur panjang yang optimal dalam aplikasi yang dimaksud.

Kesimpulannya, Baja Alat M2 adalah material yang serbaguna dan berkinerja tinggi yang unggul dalam aplikasi yang menuntut kekerasan tinggi dan ketahanan aus. Sifat uniknya menjadikannya pokok di industri alat dan cetakan, sementara perhatian yang hati-hati terhadap keterbatasannya memastikan bahwa ia digunakan secara efektif dalam berbagai aplikasi teknik.