QT 100 Steel: Sifat dan Aplikasi Utama

QT 100 Steel, yang juga dikenal sebagai 100 ksi Q&T steel, adalah baja paduan kuat tinggi yang terutama diklasifikasikan sebagai baja paduan karbon sedang. Kelas baja ini ditandai dengan kemampuannya untuk mencapai kekuatan tarik dan kekuatan yield yang tinggi melalui proses pendinginan dan penormalan. Unsur paduan utama dalam baja QT 100 termasuk karbon (C), mangan (Mn), dan silikon (Si), dengan unsur tambahan seperti kromium (Cr) dan molibdenum (Mo) yang mungkin hadir untuk meningkatkan sifat-sifat tertentu.

Ikhtisar Komprehensif

Baja QT 100 dirancang untuk aplikasi yang memerlukan kekuatan dan ketangguhan yang luar biasa. Kombinasi unik dari sifat mekaniknya membuatnya cocok untuk komponen struktural di lingkungan yang menuntut, seperti dalam pembangunan jembatan, mesin berat, dan aplikasi militer. Proses pendinginan dan penormalan memberikan mikrostruktur halus yang berkontribusi pada kekuatan yield yang tinggi, biasanya sekitar 100 ksi (690 MPa), sambil mempertahankan ductility yang baik.

Keuntungan dan Keterbatasan

Keuntungan:
- Kekuatan Tinggi: Keuntungan utama dari baja QT 100 adalah kekuatan tarik dan yield yang tinggi, menjadikannya ideal untuk aplikasi yang menopang beban.
- Ketangguhan yang Baik: Meskipun kuat, QT 100 mempertahankan ketangguhan yang baik, yang sangat penting untuk aplikasi yang terkena beban dinamis.
- Aplikasi Serbaguna: Sifat-sifatnya memungkinkan penggunaan di berbagai industri, termasuk konstruksi, otomotif, dan dirgantara.

Keterbatasan:
- Masalah Mengelas: Karena kandungan karbon yang tinggi, QT 100 bisa sulit untuk dilas tanpa pemanasan awal dan perlakuan panas pasca-welding.
- Biaya: Proses dan unsur paduan dapat membuat QT 100 lebih mahal dibandingkan dengan baja berkualitas lebih rendah.
- Ketahanan Korosi: Meskipun menawarkan ketahanan yang cukup baik, mungkin tidak sebaik baja tahan karat di lingkungan yang sangat korosif.

Secara historis, baja QT 100 telah signifikan dalam aplikasi di mana kekuatan tinggi sangat penting, berkontribusi pada kemajuan dalam teknik struktural dan desain mesin berat.

Nama Alternatif, Standar, dan Ekivalen

Organisasi Standar	Penunjukan/Kelas	Negara/Wilayah Asal	Catatan/Keterangan
UNS	S890Q	AS	Ekivalen terdekat dengan kekuatan serupa
ASTM	A514	AS	Perbedaan komposisi kecil; A514 terutama untuk aplikasi struktural
EN	S960QL	Eropa	Kekuatan serupa tetapi mungkin memiliki kebutuhan ketangguhan yang berbeda
JIS	SM490Y	Jepang	Sebanding, tetapi dengan unsur paduan yang berbeda
DIN	1.8980	Jerman	Sifat serupa, tetapi mungkin berbeda dalam ketangguhan

Perbedaan antara kelas yang setara ini dapat sangat mempengaruhi kinerja dalam aplikasi tertentu. Misalnya, sementara S890Q dan A514 memiliki kekuatan yang serupa, karakteristik ketangguhan dan kemampuan pengelasan mereka dapat bervariasi, mempengaruhi pilihan berdasarkan kebutuhan aplikasi.

Sifat Utama

Komposisi Kimia

Unsur (Simbol dan Nama)	Rentang Persentase (%)
C (Karbon)	0.18 - 0.23
Mn (Mangan)	1.10 - 1.60
Si (Silikon)	0.15 - 0.40
Cr (Krom)	0.40 - 0.60
Mo (Molibdenum)	0.15 - 0.30

Unsur paduan utama dalam baja QT 100 memainkan peran penting dalam mendefinisikan sifat-sifatnya:
- Karbon (C): Meningkatkan kekuatan dan kekerasan tetapi dapat mengurangi ductility.
- Mangan (Mn): Meningkatkan kemampuan pengerasan dan kekuatan tarik sementara meningkatkan ketangguhan.
- Silikon (Si): Meningkatkan kekuatan dan ketahanan oksidasi.
- Kromium (Cr) dan Molibdenum (Mo): Berkontribusi pada ketangguhan keseluruhan dan ketahanan aus.

Sifat Mekanis

Sifat	Kondisi/Temper	Suhu Uji	Nilai/Range Tipikal (Metrik)	Nilai/Range Tipikal (Imperial)	Standar Referensi untuk Metode Uji
Kekuatan Tarik	Quenched & Tempered	Suhu Ruang	690 - 760 MPa	100 - 110 ksi	ASTM E8
Kekuatan Yield (0.2% offset)	Quenched & Tempered	Suhu Ruang	480 - 550 MPa	70 - 80 ksi	ASTM E8
Peregangan	Quenched & Tempered	Suhu Ruang	15 - 20%	15 - 20%	ASTM E8
Kekerasan (Brinell)	Quenched & Tempered	Suhu Ruang	200 - 250 HB	200 - 250 HB	ASTM E10
Kekuatan Impak	Quenched & Tempered	-20°C (-4°F)	27 - 40 J	20 - 30 ft-lbf	ASTM E23

Sifat mekanis baja QT 100 membuatnya sangat cocok untuk aplikasi yang melibatkan beban mekanis tinggi, seperti komponen struktural di jembatan dan mesin berat. Kekuatan yield yang tinggi memungkinkan bagian yang lebih tipis dalam desain, mengurangi berat sambil mempertahankan integritas struktural.

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
Kekonduksian Termal	Suhu Ruang	50 W/m·K	29 BTU·in/h·ft²·°F
Kapasitas Panas Spesifik	Suhu Ruang	0.46 kJ/kg·K	0.11 BTU/lb·°F
Resistivitas Listrik	Suhu Ruang	0.0000017 Ω·m	0.0000017 Ω·in

Sifat fisik kunci seperti kepadatan dan kekonduksian termal sangat penting untuk aplikasi di mana berat dan penghapusan panas kritis. Kepadatan memungkinkan perhitungan berat yang efektif dalam desain struktural, sementara kekonduksian termal sangat penting dalam aplikasi yang melibatkan proses perlakuan panas.

Ketahanan Korosi

Agen Korosif	Konsentrasi (%)	Suhu (°C/°F)	Peringkat Ketahanan	Catatan
Atmosfer	-	-	Baik	Rentan terhadap karat
Klorida	Rendah	Suhu Ruang	Kurang Baik	Risiko korosi pitting
Asam	Sedang	Suhu Ruang	Kurang Baik	Tidak dianjurkan
Alkali	Rendah	Suhu Ruang	Baik	Ketahanan sedang

Baja QT 100 menunjukkan ketahanan korosi sedang, terutama dalam kondisi atmosfer. Namun, ia rentan terhadap pitting di lingkungan klorida dan seharusnya tidak digunakan di kondisi asam atau alkali yang sangat tanpa lapisan pelindung. Dibandingkan dengan baja tahan karat, ketahanan korosi QT 100 jauh lebih rendah, menjadikannya kurang cocok untuk aplikasi maritim atau pemrosesan kimia.

Ketahanan Panas

Sifat/Batas	Suhu (°C)	Suhu (°F)	Keterangan
Suhu Layanan Kontinu Maks	400 °C	752 °F	Cocok untuk aplikasi struktural
Suhu Layanan Intermiten Maks	500 °C	932 °F	Hanya untuk paparan jangka pendek
Suhu Scaling	600 °C	1112 °F	Risiko oksidasi pada suhu lebih tinggi

Baja QT 100 mempertahankan sifat mekaniknya hingga sekitar 400 °C (752 °F) untuk layanan kontinu. Di atas suhu ini, risiko oksidasi dan kehilangan kekuatan meningkat, yang kritis untuk aplikasi yang melibatkan lingkungan suhu tinggi.

Sifat Fabrikasi

Kemampuan Mengelas

Proses Pengelasan	Logam Pengisi yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS)	Gas/Lemper Penjaga yang Tipikal	Catatan
SMAW	E7018	Argon + CO2	Pemanasan awal dianjurkan
GMAW	ER70S-6	Argon + CO2	Perlakuan panas pasca-welding diperlukan

Baja QT 100 dapat dilas menggunakan berbagai proses, tetapi perhatian harus diberikan untuk mengelola input panas untuk menghindari retak. Pemanasan sebelum pengelasan dan perlakuan panas pasca-welding seringkali diperlukan untuk meredakan tegangan dan meningkatkan ketangguhan di area las.

Machinability

Parameter Pemesinan	Baja QT 100	AISI 1212	Catatan/Saran
Indeks Kemampuan Pemesinan Relatif	60	100	Lebih sulit untuk diproses karena kekerasannya
Kecepatan Pemotongan Tipikal	30 m/menit	50 m/menit	Gunakan alat karbida untuk hasil terbaik

Baja QT 100 menghadirkan tantangan dalam pemesinan karena kekerasannya. Disarankan untuk menggunakan alat baja kecepatan tinggi atau karbida dan mempertahankan kecepatan pemotongan optimal untuk mencapai hasil akhir permukaan yang baik.

Formability

Baja QT 100 tidak cocok untuk proses pembentukan yang luas karena kekuatan dan kekerasan yang tingginya. Pembentukan dingin dapat menyebabkan pengerasan kerja, sementara pembentukan panas lebih mungkin tetapi memerlukan kontrol suhu yang hati-hati untuk menghindari kerapuhan.

Perlakuan Panas

Proses Perlakuan	Rentang Suhu (°C/°F)	Waktu Perendaman Tipikal	Metode Pendinginan	Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan
Pemanasan	850 - 900 °C / 1562 - 1652 °F	30 menit	Minyak atau Air	Pengerasan
Penormalan	400 - 600 °C / 752 - 1112 °F	1 jam	Udara	Peningkatan ketangguhan

Proses perlakuan panas pada baja QT 100 melibatkan pendinginan untuk mencapai kekerasan diikuti oleh penormalan untuk meningkatkan ketangguhan. Proses ini menghasilkan mikrostruktur halus yang menyeimbangkan kekuatan dan ductility, menjadikannya cocok untuk aplikasi yang mengalami stres tinggi.

Aplikasi Tipikal dan Penggunaan Akhir

Industri/Sektor	Contoh Aplikasi Spesifik	Sifat Baja Utama yang Digunakan dalam Aplikasi Ini	Alasan Pemilihan (Singkat)
Konstruksi	Balok jembatan	Kekuatan tarik dan yield yang tinggi	Kapasitas menopang beban
Otomotif	Komponen sasis	Ketangguhan dan ketahanan terhadap kelelahan	Keamanan dan ketahanan
Militer	Kendaraan lapis baja	Kekuatan dan ketahanan impak yang tinggi	Perlindungan terhadap ancaman balistik

Baja QT 100 dipilih untuk aplikasi di mana kekuatan dan ketangguhan yang tinggi sangat penting. Misalnya, dalam konstruksi jembatan, kemampuannya untuk mendukung beban berat sambil menahan kelelahan menjadikannya pilihan yang ideal.

Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Lanjutan

Fitur/Sifat	Baja QT 100	Baja A514	Baja S960QL	Catatan Singkat Pro/Kon atau Trade-off
Sifat Mekanis Utama	Kekuatan tinggi	Kekuatan tinggi	Kekuatan sangat tinggi	S960QL menawarkan kekuatan lebih tinggi tetapi mungkin kurang ductile
Aspek Korosi Utama	Baik	Baik	Baik	S960QL mungkin lebih baik di lingkungan korosif
Kemampuan Mengelas	Sedang	Baik	Sedang	A514 lebih mudah untuk dilas dibandingkan QT 100
Machinability	Rendah	Sedang	Rendah	A514 menawarkan kemampuan pemesinan yang lebih baik
Formability	Rendah	Sedang	Rendah	Semua grade memiliki kemampuan pembentukan yang terbatas
Perkiraan Biaya Relatif	Sedang	Sedang	Tinggi	S960QL biasanya lebih mahal
Ketersediaan Tipikal	Sedang	Tinggi	Sedang	A514 tersedia secara luas

Ketika memilih baja QT 100, pertimbangan seperti biaya, ketersediaan, dan sifat mekanis tertentu sangat penting. Meskipun menawarkan kekuatan yang sangat baik, kemampuan pengelasan dan machinability-nya dapat menjadi faktor pembatas dalam aplikasi tertentu. Memahami trade-off dengan grade alternatif seperti A514 dan S960QL dapat membantu insinyur dalam membuat keputusan yang tepat berdasarkan kebutuhan proyek.

Secara singkat, baja QT 100 adalah bahan yang serbaguna dan berkinerja tinggi yang cocok untuk aplikasi yang menuntut, tetapi pertimbangan cermat terhadap sifat dan keterbatasannya sangat penting untuk penggunaan yang optimal.