Baja Molybdenum: Sifat dan Aplikasi Utama
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Baja molibdenum adalah kategori baja paduan yang menggabungkan molibdenum sebagai elemen paduan utama. Tingkatan baja ini diklasifikasikan sebagai baja paduan karbon sedang, yang umumnya mengandung kandungan karbon berkisar dari 0,3% hingga 0,6%. Molibdenum meningkatkan kekuatan, kekerasan, dan ketahanan terhadap aus dari baja, menjadikannya cocok untuk aplikasi tekanan tinggi. Penambahan molibdenum juga meningkatkan kinerja baja pada suhu tinggi dan meningkatkan ketahanan korosi, terutama terhadap pengikisan dan retak korosi akibat stres.
Tinjauan Komprehensif
Baja molibdenum ditandai dengan kombinasi unik dari kekuatan, ketangguhan, dan ketahanan terhadap suhu tinggi dan korosi. Elemen paduan utama, molibdenum (Mo), memainkan peran penting dalam meningkatkan sifat mekanik dari baja. Molibdenum berkontribusi pada pembentukan karbida halus, yang meningkatkan ketahanan aus dan kemampuan pengerasan. Selain itu, ia menstabilkan fase austenitik dari baja, memungkinkan kinerja yang lebih baik di bawah stres termal.
Kelebihan dan Keterbatasan
Kelebihan | Keterbatasan |
---|---|
Kekuatan dan ketangguhan tinggi | Biaya lebih tinggi dibandingkan baja non-paduan |
Ketahanan aus yang sangat baik | mungkin memerlukan teknik pengelasan khusus |
Ketahanan korosi yang baik | Ketersediaan terbatas di beberapa daerah |
Kinerja yang lebih baik pada suhu tinggi | POTENSI kerapuhan dalam kondisi tertentu |
Baja molibdenum memiliki posisi pasar yang signifikan, terutama di industri yang memerlukan bahan berkinerja tinggi, seperti dirgantara, otomotif, dan minyak dan gas. Kepentingan historisnya bermula dari awal abad ke-20 ketika molibdenum pertama kali diakui karena efek menguntungkan pada sifat baja.
Nama Alternatif, Standar, dan Ekuivalen
Organisasi Standar | Penunjukan/Tingkat | Negara/Daerah Asal | Catatan/Keterangan |
---|---|---|---|
UNS | S41400 | AS | Ekuivalen terdekat dengan AISI 4140 |
AISI/SAE | 4140 | AS | Tingkat umum yang digunakan dengan sifat serupa |
ASTM | A829 | AS | spesifikasi standar untuk baja paduan |
EN | 42CrMo4 | Eropa | Perbedaan komposisi minor yang perlu diperhatikan |
DIN | 1.7225 | Jerman | Ekuivalen dengan AISI 4140 untuk aplikasi tertentu |
JIS | SCM440 | Jepang | Sifat serupa, sering digunakan dalam aplikasi otomotif |
Perbedaan halus antara tingkatan ini dapat secara signifikan mempengaruhi kinerja. Misalnya, meskipun AISI 4140 dan 42CrMo4 memiliki sifat mekanik yang serupa, komposisi spesifik mereka dapat menyebabkan variasi dalam ketangguhan dan kemampuan pengerasan, yang kritis dalam aplikasi tekanan tinggi.
Sifat Kunci
Komposisi Kimia
Elemen (Simbol dan Nama) | Kisaran Persentase (%) |
---|---|
C (Karbon) | 0,38 - 0,43 |
Mn (Mangan) | 0,75 - 1,00 |
Mo (Molybdenum) | 0,15 - 0,25 |
Si (Silikon) | 0,15 - 0,40 |
Cr (Krom) | 0,90 - 1,20 |
P (Fosfor) | ≤ 0,035 |
S (Belerang) | ≤ 0,040 |
Peran utama molibdenum dalam tingkat baja ini adalah untuk meningkatkan kemampuan pengerasan dan kekuatan, terutama pada suhu tinggi. Ini juga meningkatkan ketahanan terhadap pelunakan selama layanan suhu tinggi, menjadikan baja molibdenum cocok untuk aplikasi dalam lingkungan yang keras.
Sifat Mekanik
Sifat | Kondisi/Suhu | Suhu Uji | Nilai/Kisaran Tipikal (Metrik) | Nilai/Kisaran Tipikal (Imperial) | Standar Referensi untuk Metode Uji |
---|---|---|---|---|---|
Kekuatan Tarik | Didinginkan & Ditemper | Suhu Ruangan | 850 - 1000 MPa | 123 - 145 ksi | ASTM E8 |
Kekuatan Yield (0,2% offset) | Didinginkan & Ditemper | Suhu Ruangan | 650 - 850 MPa | 94 - 123 ksi | ASTM E8 |
Perpanjangan | Didinginkan & Ditemper | Suhu Ruangan | 15 - 20% | 15 - 20% | ASTM E8 |
Kekerasan (Rockwell C) | Didinginkan & Ditemper | Suhu Ruangan | 28 - 34 HRC | 28 - 34 HRC | ASTM E18 |
Kekuatan Impak | Didinginkan & Ditemper | -20°C (-4°F) | 30 - 50 J | 22 - 37 ft-lbf | ASTM E23 |
Kombinasi kekuatan tarik dan kekuatan yield yang tinggi, bersama dengan perpanjangan yang baik, menjadikan baja molibdenum cocok untuk aplikasi yang memerlukan beban mekanis tinggi dan integritas struktural. Kekuatan impak pada suhu rendahnya juga memungkinkan untuk berfungsi dengan baik di lingkungan dingin.
Sifat Fisik
Sifat | Kondisi/Suhu | Nilai (Metrik) | Nilai (Imperial) |
---|---|---|---|
Kepadatan | Suhu Ruangan | 7,85 g/cm³ | 0,284 lb/in³ |
Titik Leleh | - | 1425 - 1540 °C | 2600 - 2800 °F |
Kondusivitas Termal | Suhu Ruangan | 45 W/m·K | 31 BTU·in/h·ft²·°F |
Kapasitas Panas Spesifik | Suhu Ruangan | 460 J/kg·K | 0,11 BTU/lb·°F |
Resistivitas Listrik | Suhu Ruangan | 0,00065 Ω·m | 0,00038 Ω·in |
Kepadatan dan titik leleh baja molibdenum sangat penting untuk aplikasi yang memerlukan ketahanan suhu tinggi. Kondusivitas termalnya bermanfaat dalam aplikasi di mana pembuangan panas sangat penting, sementara kapasitas panas spesifiknya menunjukkan berapa banyak energi yang diperlukan untuk meningkatkan temperaturnya, mempengaruhi manajemen termal dalam desain rekayasa.
Ketahanan Korosi
Agens Korosif | Konsentrasi (%) | Suhu (°C) | Peringkat Ketahanan | Catatan |
---|---|---|---|---|
Klorida | 3-10 | 25-60 | Baik | Risiko pengikisan |
Asam Sulfat | 10-30 | 20-50 | Buruk | Rentan terhadap SCC |
Air Laut | - | 25-50 | Baik | Ketahanan sedang |
Larutan Alkalin | 1-5 | 20-60 | Baik | Risiko korosi lokal |
Baja molibdenum menunjukkan ketahanan yang baik terhadap berbagai lingkungan korosif, terutama dalam larutan yang mengandung klorida, di mana ia menunjukkan kinerja yang sedang. Namun, ia rentan terhadap retakan korosi akibat stres (SCC) di lingkungan asam, terutama di hadapan klorida. Dibandingkan dengan baja tahan karat, baja molibdenum mungkin tidak berkinerja sebaik di lingkungan yang sangat korosif, tetapi menawarkan keseimbangan antara kekuatan dan ketahanan korosi yang menguntungkan dalam banyak aplikasi.
Ketahanan Panas
Sifat/Batasan | Suhu (°C) | Suhu (°F) | Keterangan |
---|---|---|---|
Suhu Layanan Maksimum Berkelanjutan | 400 | 752 | Cocok untuk paparan berkepanjangan |
Suhu Layanan Maksimum Sementara | 500 | 932 | Hanya untuk paparan jangka pendek |
Suhu Pengikisan | 600 | 1112 | Risiko oksidasi di atas suhu ini |
Kekuatan Creep | 450 | 842 | Mulai mengalami penurunan signifikan |
Baja molibdenum mempertahankan kekuatan dan kekerasannya pada suhu tinggi, menjadikannya cocok untuk aplikasi di lingkungan di mana stabilitas termal sangat penting. Namun, paparan berkepanjangan terhadap suhu di atas 400 °C dapat menyebabkan oksidasi dan pengikisan, yang dapat mengkompromikan integritas strukturnya.
Sifat Fabrication
Keelastisan
Proses Pengelasan | Logam Pengisi yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS) | Gas/Pelindung Umum | Catatan |
---|---|---|---|
MIG | ER70S-6 | Argon + CO2 | Preheat disarankan |
TIG | ER80S-Ni | Argon | Perlakuan panas pasca pengelasan mungkin diperlukan |
Stik | E7018 | - | Membutuhkan kontrol hati-hati untuk menghindari retak |
Baja molibdenum dapat dilas menggunakan berbagai proses, tetapi harus hati-hati untuk menghindari retakan. Pemanasan awal dan perlakuan panas pasca pengelasan sering disarankan untuk mengurangi tegangan dan meningkatkan kualitas pengelasan.
Machinability
Parameter Pemesinan | Baja Molybdenum | AISI 1212 | Catatan/Saran |
---|---|---|---|
Indeks Machinability Relatif | 60 | 100 | Memerlukan kecepatan pemotongan yang lebih lambat |
Kecepatan Pemotongan Tipikal | 20 m/menit | 40 m/menit | Gunakan alat karbida untuk hasil terbaik |
Baja molibdenum memiliki machinability yang lebih rendah dibandingkan dengan baja yang mudah diproduksi seperti AISI 1212. Kondisi optimal termasuk menggunakan baja kecepatan tinggi atau alat karbida dan mempertahankan kecepatan pemotongan yang lebih rendah untuk mencegah aus alat.
Keforabilitas
Baja molibdenum menunjukkan keforabilitas sedang. Pembentukan dingin adalah mungkin, tetapi harus hati-hati untuk menghindari pengerasan yang dapat menyebabkan retak. Pembentukan panas lebih disukai untuk bentuk yang rumit, karena mengurangi risiko cacat dan meningkatkan duktilitas.
Perlakuan Panas
Proses Perlakuan | Kisaran Suhu (°C/°F) | Waktu Perendaman Tipikal | Metode Pendinginan | Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan |
---|---|---|---|---|
Anil | 600 - 700 / 1112 - 1292 | 1 - 2 jam | Udara atau Air | Pelunakan, meningkatkan duktilitas |
Pendinginan | 800 - 900 / 1472 - 1652 | 30 menit | Minyak atau Air | Pengerasan |
Temper | 400 - 600 / 752 - 1112 | 1 jam | Udara | Mengurangi kerapuhan, meningkatkan ketangguhan |
Proses perlakuan panas secara signifikan mempengaruhi mikrostruktur baja molibdenum. Pendinginan meningkatkan kekerasan, sementara temper membantu meredakan stres dan meningkatkan ketangguhan, menjadikannya cocok untuk aplikasi berkinerja tinggi.
Aplikasi dan Penggunaan Akhir yang Umum
Industri/Sektor | Contoh Aplikasi Spesifik | Sifat Baja Kunci yang Digunakan dalam Aplikasi ini | Alasan Pemilihan (Singkat) |
---|---|---|---|
Dirgantara | Gear pendaratan pesawat | Kekuatan tinggi, ketangguhan, dan ketahanan lelah | Kritis untuk keselamatan dan kinerja |
Otomotif | Shaft penggerak | Ketahanan aus dan kekuatan tinggi | Daya tahan di bawah tekanan |
Minyak & Gas | Pahat bor | Ketahanan korosi dan ketangguhan | Kinerja di lingkungan yang keras |
Konstruksi | Komponen struktural | Kekuatan tinggi dan keelastisan | Penting untuk integritas struktural |
Aplikasi lain dari baja molibdenum mencakup:
-
- Gigi berkinerja tinggi
-
- Komponen mesin berat
-
- Wadah tekan
Baja molibdenum dipilih untuk aplikasi ini karena sifat mekaniknya yang sangat baik, yang memastikan keandalan dan umur panjang dalam kondisi yang menuntut.
Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Lebih Lanjut
Fitur/Sifat | Baja Molibdenum | AISI 4140 | Baja Tahan Karat | Catatan Pro/Kon atau Pertukaran Singkat |
---|---|---|---|---|
Sifat Mekanik Kunci | Kekuatan tinggi | Sedang | Ketersediaan korosi tinggi | Baja molibdenum menawarkan kekuatan yang lebih baik tetapi kurang ketahanan korosi |
Aspek Korosi Kunci | Baik | Buruk | Bagus | Baja molibdenum kurang cocok untuk lingkungan yang sangat korosif |
Keelastisan | Sedang | Baik | Sangat baik | Memerlukan penanganan hati-hati untuk menghindari retak |
Machinability | Sedang | Baik | Buruk | Baja molibdenum lebih sulit untuk diproduksi |
Keforabilitas | Sedang | Baik | Sangat baik | Baja molibdenum memerlukan penanganan hati-hati selama pembentukan |
Biaya Relatif Perkiraan | Sedang | Rendah | Tinggi | Efektif biaya untuk aplikasi berkinerja tinggi |
Ketersediaan Tipikal | Sedang | Tinggi | Tinggi | Baja molibdenum mungkin kurang mudah didapat |
Ketika memilih baja molibdenum, pertimbangan mencakup efektivitas biaya, ketersediaan, dan persyaratan aplikasi spesifik. Sifat uniknya membuatnya cocok untuk aplikasi berkinerja tinggi, tetapi pertimbangan hati-hati terhadap keterbatasannya sangat penting untuk kinerja optimal.