Baja Karbon Biasa: Sifat dan Aplikasi Utama

Stainless Steel Karbon Biasa adalah kategori dasar baja yang terutama ditandai oleh kandungan karbonnya, yang biasanya berkisar antara 0,05% hingga 2,0%. Klasifikasi ini mencakup berbagai subkategori, termasuk baja karbon rendah, sedang, dan tinggi, masing-masing didefinisikan berdasarkan persentase karbon spesifik dan sifat yang sesuai. Unsur paduan utama dalam stainless steel karbon biasa adalah karbon itu sendiri, yang secara signifikan mempengaruhi sifat mekaniknya, kekerasan, dan ketangguhannya.

Ikhtisar Komprehensif

Stainless Steel Karbon Biasa diklasifikasikan berdasarkan kandungan karbonnya menjadi tiga kategori utama:
- Baja Karbon Rendah: Mengandung sekitar 0,05% hingga 0,25% karbon. Dikenal karena ketangguhannya yang sangat baik dan kemampuan pengelasan, membuatnya cocok untuk aplikasi yang memerlukan pembentukan dan pengolahan yang luas.
- Baja Karbon Sedang: Mengandung sekitar 0,25% hingga 0,60% karbon. Tipe ini mencapai keseimbangan antara kekuatan dan ketangguhan, sehingga ideal untuk aplikasi seperti komponen otomotif dan bagian mesin.
- Baja Karbon Tinggi: Mengandung 0,60% hingga 2,0% karbon. Ditandai dengan kekerasan dan kekuatan tinggi tetapi ketangguhan yang lebih rendah, sehingga cocok untuk alat pemotong dan pegas.

Karakteristik signifikan dari stainless steel karbon biasa termasuk:
- Kekuatan: Kandungan karbon yang lebih tinggi meningkatkan kekuatan tarik.
- Ketangguhan: Kandungan karbon yang lebih rendah meningkatkan ketangguhan, memungkinkan pembentukan dan pengolahan yang lebih mudah.
- Kemampuan Pengelasan: Umumnya baik, tetapi dapat dipengaruhi oleh kandungan karbon dan perlakuan panas.

Keuntungan:
- Hemat biaya dan tersedia luas.
- Serbaguna untuk berbagai aplikasi karena berbagai kandungan karbon.
- Sifat mekanik yang baik dapat disesuaikan melalui perlakuan panas.

Limitasi:
- Rentan terhadap korosi tanpa pelapisan pelindung.
- Baja karbon tinggi dapat rapuh dan kurang tangguh.
- Ketahanan terhadap suhu tinggi terbatas dibandingkan dengan baja paduan.

Secara historis, stainless steel karbon biasa telah menjadi dasar industri baja, berfungsi sebagai fondasi untuk banyak aplikasi rekayasa karena ketersediaannya dan kemudahan fabrikasi.

Nama Alternatif, Standar, dan Ekivalen

Organisasi Standar	Penunjukan/Grade	Negara/Region Asal	Catatan/Keterangan
UNS	G10100	USA	Baja karbon rendah
AISI/SAE	1010	USA	Ekivalen terdekat dengan UNS G10100
ASTM	A36	USA	Baja struktural dengan kandungan karbon rendah
EN	S235JR	Europa	Sebanding dengan A36, dengan perbedaan komposisi kecil
DIN	St37-2	Jerman	Mirip dengan S235JR, digunakan dalam aplikasi struktural
JIS	SS400	Jepang	Setara dengan S235JR, umum digunakan dalam konstruksi
GB	Q235	China	Mirip dengan A36, banyak digunakan dalam konstruksi

Catatan dalam tabel menyoroti bahwa meskipun grade ini dapat dianggap setara, perbedaan halus dalam komposisi dan sifat mekanik dapat mempengaruhi kinerjanya dalam aplikasi tertentu. Misalnya, baja A36 memiliki kekuatan hasil yang ditentukan, sementara S235JR memiliki komposisi kimia yang sedikit berbeda yang dapat mempengaruhi kemampuan pengelasan.

Sifat Utama

Komposisi Kimia

Unsure (Simbol dan Nama)	Rentang Persentase (%)
C (Karbon)	0,05 - 2,0
Mn (Mangan)	0,30 - 1,65
Si (Silikon)	0,10 - 0,40
P (Fosfor)	≤ 0,04
S (Belerang)	≤ 0,05

Peran utama unsur paduan kunci dalam stainless steel karbon biasa mencakup:
- Karbon (C): Meningkatkan kekerasan dan kekuatan tetapi mengurangi ketangguhan.
- Mangan (Mn): Meningkatkan kemampuan pengerasan dan kekuatan, serta meningkatkan ketangguhan baja.
- Silikon (Si): Bertindak sebagai deoksidiser selama pembuatan baja dan dapat meningkatkan kekuatan.
- Fosfor (P): Dalam jumlah kecil, dapat meningkatkan kerja mesin tetapi dapat menyebabkan rapuh pada konsentrasi yang lebih tinggi.

Sifat Mekanik

Sifat	Kondisi/Suhu	Suhu Uji	Nilai Tipikal/Rentang (Metrik)	Nilai Tipikal/Rentang (Imperial)	Standar Referensi untuk Metode Uji
Kekuatan Tarik	Diannealing	Suhu Ruang	370 - 700 MPa	54 - 102 ksi	ASTM E8
Kekuatan Hasil (0.2% offset)	Diannealing	Suhu Ruang	250 - 450 MPa	36 - 65 ksi	ASTM E8
Regangan	Diannealing	Suhu Ruang	20 - 40%	20 - 40%	ASTM E8
Kekerasan (Brinell)	Diannealing	Suhu Ruang	120 - 200 HB	120 - 200 HB	ASTM E10
Kekuatan Impak	Charpy V-notch	-20 °C	20 - 40 J	15 - 30 ft-lbf	ASTM E23

Kombinasi sifat mekanik ini menjadikan stainless steel karbon biasa cocok untuk berbagai aplikasi, terutama di mana kekuatan dan ketangguhan sedang diperlukan. Misalnya, baja karbon rendah sering digunakan dalam panel bodi otomotif, sementara baja karbon sedang lebih disukai untuk komponen struktural karena keseimbangan kekuatan dan kerja.

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	50 W/m·K	29 BTU·in/(jam·ft²·°F)
Kapasitas Panas Spesifik	Suhu Ruang	0,49 kJ/kg·K	0,12 BTU/lb·°F
Resistivitas Listrik	Suhu Ruang	0,0000017 Ω·m	0,0000017 Ω·ft
Koeffisien Ekspansi Termal	Suhu Ruang	11,0 x 10⁻⁶ /°C	6,1 x 10⁻⁶ /°F

Sifat fisik utama seperti kepadatan dan titik leleh sangat penting untuk aplikasi yang melibatkan lingkungan suhu tinggi. Konduktivitas termal stainless steel karbon biasa menjadikannya cocok untuk aplikasi di mana dissipasi panas diperlukan, sementara kapasitas panas spesifik menunjukkan bagaimana itu akan merespon terhadap perubahan suhu selama pemrosesan.

Resistansi Korosi

Agen Korosif	Konsentrasi (%)	Suhu (°C)	Peringkat Ketahanan	Catatan
Atmosfer	Bervariasi	Ambient	Adil	Rentan terhadap karat
Klorida	Bervariasi	Ambient	Buruk	Risiko korosi pitting
Asam	Bervariasi	Ambient	Tidak Direkomendasikan	Sangat rentan
Alkali	Bervariasi	Ambient	Adil	Ketahanan sedang
Pelarut Organik	Bervariasi	Ambient	Baik	Umumnya tahan

Stainless steel karbon biasa menunjukkan ketahanan korosi yang terbatas, terutama di lingkungan dengan kelembaban tinggi atau paparan klorida. Ia rentan terhadap karat ketika terkena kelembapan dan memerlukan pelapisan pelindung atau galvanisasi untuk aplikasi luar ruangan. Dibandingkan dengan baja tahan karat, yang mengandung kromium untuk meningkatkan ketahanan korosi, stainless steel karbon biasa jauh lebih tidak tahan lama di lingkungan korosif.

Ketahanan Panas

Sifat/Batasan	Suhu (°C)	Suhu (°F)	Keterangan
Suhu Layanan Kontinu Maks	400 °C	752 °F	Di luar ini, oksidasi terjadi
Suhu Layanan Intermiten Maks	500 °C	932 °F	Paparan jangka pendek saja
Suhu Scaling	600 °C	1112 °F	Risiko scaling di luar suhu ini
Pertimbangan Kekuatan Creep mulai sekitar	400 °C	752 °F	Creep dapat terjadi pada suhu tinggi

Pada suhu tinggi, stainless steel karbon biasa dapat mengalami oksidasi dan scaling, yang dapat mengkompromikan integritas strukturnya. Suhu layanan kontinu maksimum sangat penting untuk aplikasi yang melibatkan panas, karena melampaui batas ini dapat menyebabkan degradasi signifikan pada sifat material.

Sifat Fabrikasi

Kemampuan Pengelasan

Proses Pengelasan	Logam Pengisi yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS)	Gas/Fluks Pelindung Tipikal	Catatan
MIG	ER70S-6	Argon/CO2	Bagus untuk bagian tipis
TIG	ER70S-2	Argon	Hebat untuk pekerjaan presisi
Stick	E7018	Tidak Ada	Cocok untuk pekerjaan luar ruangan

Stainless steel karbon biasa umumnya dianggap memiliki kemampuan pengelasan yang baik, terutama dalam rentang karbon rendah. Pemanasan awal mungkin diperlukan untuk bagian yang lebih tebal untuk mencegah retak. Perlakuan panas pasca-pengelasan dapat meningkatkan ketangguhan area pengelasan.

Kerja Mesin

Parameter Pemesinan	[Baja Karbon Biasa]	[AISI 1212]	Catatan/Tips
Indeks Kerja Mesin Relatif	100	150	AISI 1212 lebih mudah dikerjakan
Kecepatan Pemotongan Tipikal (Pembalikan)	30 m/menit	50 m/menit	Kecepatan lebih tinggi untuk AISI 1212

Stainless steel karbon biasa menawarkan kerja mesin yang wajar, terutama dalam grade karbon rendah. Namun, kandungan karbon yang lebih tinggi dapat menyebabkan peningkatan keausan alat dan pengurangan kecepatan pemotongan.

Formabilitas

Stainless steel karbon biasa menunjukkan formabilitas yang baik, terutama dalam rentang karbon rendah. Itu dapat dengan mudah dibentuk dingin menjadi berbagai bentuk, sedangkan pembentukan panas juga mungkin dilakukan pada suhu tinggi. Efek pengerasan kerja harus dipertimbangkan selama operasi pembentukan, karena dapat meningkatkan kekuatan material tetapi juga dapat menyebabkan retak jika tidak dikelola dengan baik.

Perlakuan Panas

Proses Perlakuan	Rentang Suhu (°C/°F)	Waktu Perendaman Tipikal	Metode Pendinginan	Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan
Pemanasan	600 - 700 °C / 1112 - 1292 °F	1 - 2 jam	Udara atau air	Meningkatkan ketangguhan dan mengurangi kekerasan
Pendinginan	800 - 900 °C / 1472 - 1652 °F	30 menit	Air atau minyak	Meningkatkan kekerasan
Pemadatan	400 - 700 °C / 752 - 1292 °F	1 jam	Udara	Mengurangi kerapuhan dan meningkatkan ketangguhan

Proses perlakuan panas secara signifikan mengubah mikrostruktur stainless steel karbon biasa, mempengaruhi sifat mekaniknya. Misalnya, pendinginan meningkatkan kekerasan tetapi dapat menyebabkan kerapuhan, yang diatasi melalui pemadatan.

Aplikasi dan Penggunaan Akhir yang Tipikal

Industri/Sektor	Contoh Aplikasi Spesifik	Sifat Baja Utama yang Digunakan dalam Aplikasi Ini	Alasan Pemilihan
Otomotif	Papan bodi	Formabilitas yang baik, kemampuan pengelasan	Hemat biaya, mudah dibentuk
Konstruksi	Balkon struktural	Kekuatan tinggi, kemampuan pengelasan yang baik	Penting untuk struktur penahan beban
Manufaktur	Bagian mesin	Keseimbangan kekuatan dan ketangguhan	Serbaguna untuk berbagai komponen
Perkakas	Perkakas tangan	Kekerasan tinggi (dalam varian karbon tinggi)	Daya tahan dan ketahanan aus

Aplikasi lainnya termasuk:
- Pipa dan Tabung: Digunakan dalam aplikasi pipa dan struktural.
- Kait: Baut, mur, dan sekrup karena kekuatan yang baik.
- Peralatan Pertanian: Komponen yang memerlukan ketangguhan dan ketahanan aus.

Stainless steel karbon biasa dipilih untuk aplikasi ini karena ketersediaannya, hemat biaya, dan kemampuannya untuk disesuaikan melalui perlakuan panas dan pemrosesan.

Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Lanjutan

Fitur/Sifat	[Baja Karbon Biasa]	[AISI 4140]	[Baja Tahan Karat 304]	Catatan Pro/Kon atau Trade-off Singkat
Sifat Mekanik Kunci	Kekuatan Sedang	Kekuatan Tinggi	Kekuatan Sedang	AISI 4140 menawarkan kekuatan lebih tinggi tetapi dengan biaya lebih tinggi
Aspek Korosi Kunci	Buruk	Adil	Bagus	Baja tahan karat lebih unggul di lingkungan korosif
Kemampuan Pengelasan	Baik	Adil	Baik	Baja karbon biasa lebih mudah dilas daripada AISI 4140
Kerja Mesin	Sedang	Adil	Baik	Baja karbon biasa lebih mudah dikerjakan daripada AISI 4140
Formabilitas	Baik	Adil	Baik	Baja karbon biasa lebih dapat dibentuk daripada AISI 4140
Perkiraan Biaya Relatif	Rendah	Sedang	Tinggi	Baja karbon biasa adalah pilihan yang paling hemat biaya
Ketersediaan Tipikal	Tinggi	Sedang	Tinggi	Umumnya tersedia dalam berbagai bentuk

Ketika memilih stainless steel karbon biasa, pertimbangan meliputi efektifitas biaya, ketersediaan, dan sifat mekanik spesifik yang diperlukan untuk aplikasi. Serbaguna membuatnya cocok untuk berbagai penggunaan, tetapi kerentanannya terhadap korosi memerlukan tindakan pelindung di lingkungan tertentu.

Singkatnya, stainless steel karbon biasa tetap menjadi material dasar dalam rekayasa dan manufaktur, menawarkan keseimbangan sifat yang dapat disesuaikan untuk memenuhi berbagai kebutuhan aplikasi.