S2 Tool Steel: Sifat dan Aplikasi Utama

Stel Alat S2 adalah baja alat berkinerja tinggi yang diklasifikasikan sebagai paduan karbon tinggi dan kromium tinggi. Ini terutama digunakan untuk membuat alat potong, cetakan, dan aplikasi lain yang memerlukan ketahanan aus dan ketangguhan yang tinggi. Elemen paduan utama dalam S2 termasuk karbon (C), kromium (Cr), dan molibdenum (Mo), yang secara signifikan berkontribusi pada kekerasan, ketahanan aus, dan sifat mekanik keseluruhan.

Ikhtisar Komprehensif

Stel Alat S2 dikenal karena kekerasan dan ketahanan ausnya yang luar biasa, menjadikannya ideal untuk aplikasi yang melibatkan pemotongan dan pembentukan berat. Kandungan karbon tinggi pada baja ini memungkinkan untuk mencapai kekerasan hingga 62 HRC ketika diperlakukan panas dengan benar, sementara kandungan kromium meningkatkan ketahanannya terhadap aus dan abrasi. Molibdenum selanjutnya meningkatkan ketangguhan dan stabilitasnya pada suhu tinggi.

Keuntungan Stel Alat S2:
- Kekerasan Tinggi: Mencapai tingkat kekerasan yang cocok untuk alat potong dan cetakan.
- Ketahanan Aus yang Sangat Baik: Ideal untuk aplikasi di mana alat terkena gesekan dan aus tinggi.
- Ketangguhan yang Baik: Mempertahankan integritas struktural di bawah beban berat.

Batasan Stel Alat S2:
- Kerapuhan: Meskipun keras, ia bisa menjadi rapuh jika tidak diperlakukan panas dengan benar, yang dapat menyebabkan kemungkinan kegagalan di bawah beban kejutan.
- Kerentanan terhadap Korosi: Tidak sekuat baja tahan karat terhadap korosi, membatasi penggunaannya di lingkungan tertentu.
- Machinability: Lebih menantang untuk diproduksi dibandingkan dengan baja karbon lebih rendah, memerlukan alat khusus.

Secara historis, Stel Alat S2 telah menjadi pokok dalam pembuatan alat dan cetakan, khususnya di industri otomotif dan dirgantara, di mana presisi dan daya tahan sangat penting. Posisi pasarnya tetap kuat karena kombinasi sifatnya yang unik yang memenuhi aplikasi yang menuntut.

Nama Alternatif, Standar, dan Setara

Organisasi Standar	Penunjukan/Kelas	Negara/Wilayah Asal	Catatan/Keterangan
UNS	S2	Amerika Serikat	Umumnya digunakan dalam pembuatan alat.
AISI/SAE	S2	Amerika Serikat	Berhubungan erat dengan A2 tetapi dengan kandungan karbon lebih tinggi.
ASTM	A681	Amerika Serikat	Spesifikasi untuk baja alat.
EN	1.2360	Eropa	Kelas setara dengan sifat serupa.
JIS	SKD11	Jepang	Kelas sebanding dengan perbedaan komposisi kecil.

Kelas S2 sering dibandingkan dengan baja alat A2, yang memiliki aplikasi serupa tetapi dengan kekerasan lebih rendah. Kandungan karbon yang lebih tinggi dalam S2 memungkinkan kekerasan yang superior tetapi dapat menyebabkan peningkatan kerapuhan jika tidak dikelola dengan baik selama perlakuan panas.

Sifat Utama

Komposisi Kimia

Elemen (Simbol dan Nama)	Rentang Persentase (%)
C (Karbon)	1.00 - 1.10
Cr (Kromium)	4.00 - 5.00
Mo (Molibdenum)	0.50 - 1.00
Mn (Mangan)	0.30 - 0.50
Si (Silikon)	0.20 - 0.40
P (Fosfor)	≤ 0.030
S (Belerang)	≤ 0.030

Peran utama karbon dalam Stel Alat S2 adalah untuk meningkatkan kekerasan dan kekuatan melalui perlakuan panas. Kromium berkontribusi terhadap ketahanan aus dan kekerasan, sementara molibdenum meningkatkan ketangguhan dan stabilitas pada suhu tinggi. Mangan dan silikon dimasukkan untuk meningkatkan kemampuan mengeras dan deoksidasi selama pembuatan baja.

Sifat Mekanis

Sifat	Kondisi/Temper	Nilai/Rentang Tipikal (Metrik)	Nilai/Rentang Tipikal (Imperial)	Standar Referensi untuk Metode Uji
Kekuatan Tarik	Dipadamkan & Ditemper	1,700 - 2,000 MPa	247 - 290 ksi	ASTM E8
Kekuatan Uji (offset 0.2%)	Dipadamkan & Ditemper	1,500 - 1,800 MPa	217 - 261 ksi	ASTM E8
Panjang Regangan	Dipadamkan & Ditemper	5 - 10%	5 - 10%	ASTM E8
Kekerasan (HRC)	Dipadamkan & Ditemper	58 - 62 HRC	58 - 62 HRC	ASTM E18
Kekuatan Impak (Charpy)	Suhu Ruang	20 - 30 J	15 - 22 ft-lbf	ASTM E23

Kombinasi kekuatan tarik dan kekuatan uji yang tinggi membuat Stel Alat S2 cocok untuk aplikasi yang memerlukan beban mekanik tinggi. Kekerasannya memungkinkan untuk menjaga tepi potong yang tajam, sementara kekuatan impak memastikan dapat menahan beban yang tiba-tiba tanpa patah.

Sifat Fisik

Sifat	Kondisi/Suhu	Nilai (Metrik)	Nilai (Imperial)
Kepadatan	Suhu Ruang	7.85 g/cm³	0.284 lb/in³
Titik Leleh/Rentang	-	1,400 - 1,500 °C	2,552 - 2,732 °F
Kepadatan Termal	Suhu Ruang	25 W/m·K	14.5 BTU·in/h·ft²·°F
Kapasitas Panas Spesifik	Suhu Ruang	460 J/kg·K	0.11 BTU/lb·°F
Resistivitas Listrik	Suhu Ruang	0.0006 Ω·m	0.000006 Ω·in

Kepadatan Stel Alat S2 menunjukkan massa substansialnya, yang berkontribusi pada daya tahannya. Titik leleh penting untuk aplikasi yang melibatkan operasi suhu tinggi, sementara konduktivitas termal dan kapasitas panas spesifik sangat penting untuk memahami dissipasi panas di alat potong.

Ketahanan Korosi

Zat Korosif	Konsentrasi (%)	Suhu (°C/°F)	Peringkat Ketahanan	Catatan
Air	0 - 100	20/68	Baik	Risiko karat tanpa perlindungan.
Asam (HCl)	0 - 10	20/68	Poor	Rentan terhadap korosi pitting.
Larutan Alkalin	0 - 10	20/68	Baik	Ketahanan terbatas.
Klorida	0 - 5	20/68	Poor	Risiko tinggi pecahnya korosi tegangan.

Stel Alat S2 menunjukkan resistensi korosi yang terbatas, terutama di lingkungan asam dan klorida. Ia rentan terhadap pitting dan pecahnya korosi tegangan, membuatnya kurang cocok untuk aplikasi yang terpapar bahan kimia keras atau kondisi salin. Dibandingkan dengan baja tahan karat seperti AISI 440C, yang menawarkan ketahanan korosi yang lebih baik, S2 sering dipilih karena kekerasan dan ketahanan ausnya daripada kemampuannya untuk bertahan di lingkungan korosif.

Ketahanan Terhadap Panas

Sifat/Batas	Suhu (°C)	Suhu (°F)	Keterangan
Suhu Layanan Maksimum Berkelanjutan	400 °C	752 °F	Di atas suhu ini, sifat dapat menurun.
Suhu Layanan Maksimum Sementara	500 °C	932 °F	Paparan jangka pendek diterima.
Suhu Skala	600 °C	1,112 °F	Risiko oksidasi meningkat secara signifikan.
Pertimbangan Kekuatan Creep	300 °C	572 °F	Mulai kehilangan kekuatan pada suhu tinggi.

Pada suhu tinggi, Stel Alat S2 mempertahankan kekerasannya tetapi mungkin mengalami oksidasi dan pengelupasan, yang dapat mempengaruhi kinerjanya. Penting untuk mempertimbangkan faktor-faktor ini dalam aplikasi yang melibatkan suhu tinggi untuk menghindari kegagalan prematur.

Sifat Fabrikasi

Kelayakan Las

Proses Las	Logam Pengisi yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS)	Gas/Pemflux Shielding yang Tipikal	Catatan
MIG	ER70S-6	Campuran Argon + CO2	Pra-panas disarankan.
TIG	ER70S-6	Argon	Memerlukan perlakuan panas pasca las.
Stick	E7018	-	Tidak disarankan untuk bagian tebal.

Las Stel Alat S2 dapat menjadi tantangan karena kandungan karbon yang tinggi, yang dapat menyebabkan retak. Pra-panas dan perlakuan panas pasca las sangat penting untuk meredakan stres dan memastikan integritas las.

Praktis Mesin

Parameter Mesin	[Stel Alat S2]	[AISI 1212]	Catatan/Petunjuk
Indeks Kelayakan Mesin Relatif	60	100	Memerlukan alat khusus.
Kecepatan Pemotongan Tipikal (pemutaran)	30 m/menit	60 m/menit	Kecepatan lebih rendah disarankan.

Stel Alat S2 memiliki indeks kelayakan mesin yang lebih rendah dibandingkan dengan baja yang lebih mudah diproduksi seperti AISI 1212. Ini memerlukan penggunaan alat pemotong berkualitas tinggi dan kecepatan pemesinan yang lebih lambat untuk mencapai hasil yang diinginkan.

Kelayakan Bentuk

Stel Alat S2 tidak terlalu dapat dibentuk karena kandungan karbon dan kekerasannya yang tinggi. Pembentukan dingin umumnya tidak disarankan, sementara pembentukan panas mungkin dapat dilakukan pada suhu tinggi. Baja ini menunjukkan pengerasan kerja, yang dapat mempersulit proses pembentukan.

Perlakuan Panas

Proses Perlakuan	Rentang Suhu (°C/°F)	Waktu Perendaman Tipikal	Metode Pendinginan	Tujuan Utama / Hasil Yang Diharapkan
Pemulihan	700 - 800 °C / 1,292 - 1,472 °F	1 - 2 jam	Udara	Menurunkan kekerasan, meningkatkan kelayakan mesin.
Pemadaman	1,000 - 1,050 °C / 1,832 - 1,922 °F	30 menit	Minyak	Mencapai kekerasan maksimum.
Tempering	150 - 200 °C / 302 - 392 °F	1 jam	Udara	Menurunkan kerapuhan, meningkatkan ketangguhan.

Selama perlakuan panas, Stel Alat S2 mengalami transformasi metalurgi yang signifikan. Pemadaman meningkatkan kekerasan melalui pembentukan martensit, sementara tempering mengurangi kerapuhan dan meningkatkan ketangguhan, membuat baja ini lebih 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
Otomotif	Alat potong	Kekerasan tinggi, ketahanan aus	Daya tahan dan presisi dalam operasi pemotongan.
Dirgantara	Cetakan untuk pembentukan	Ketangguhan, ketahanan aus	Kemampuan untuk menahan beban tinggi dan aus.
Manufaktur	Pukulan dan cetakan	Kekerasan, kekuatan impak	Penting untuk produksi volume tinggi.

Aplikasi lain dari Stel Alat S2 termasuk:
- Pemungutan untuk injeksi plastik
- Alat kerja dingin
- Pisau pemotong

Pemilihan Stel Alat S2 untuk aplikasi ini terutama disebabkan oleh kemampuannya untuk menjaga tepi tajam dan tahan terhadap aus, yang sangat penting dalam lingkungan presisi tinggi.

Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Lanjutan

Fitur/Sifat	[Stel Alat S2]	[Stel Alat A2]	[Stel Alat D2]	Catatan Singkat Pro/Kon atau Trade-off
Sifat Mekanis Kunci	Kekerasan tinggi	Kekerasan sedang	Ketahanan aus tinggi	S2 menawarkan kekerasan superior tetapi bisa rapuh.
Aspek Korosi Kunci	Ketahanan baik	Ketahanan baik	Ketahanan baik	S2 kurang tahan korosi dibandingkan A2.
Kelayakan Las	Menantang	Sedang	Buruk	S2 memerlukan penanganan hati-hati saat pengelasan.
Machinability	Rendah	Sedang	Rendah	S2 lebih sulit diproduksi dibandingkan A2.
Kelayakan Bentuk	Buruk	Sedang	Buruk	S2 tidak cocok untuk operasi pembentukan.
Kira-kira Biaya Relatif	Sedang	Sedang	Tinggi	Biaya bervariasi berdasarkan kondisi pasar.
Ketersediaan Tipikal	Umum	Umum	Kurang umum	S2 tersedia luas di pasar baja alat.

Ketika memilih Stel Alat S2, pertimbangan seperti biaya-efektivitas, ketersediaan, dan persyaratan aplikasi spesifik sangat penting. Sifat uniknya membuatnya cocok untuk aplikasi berkinerja tinggi, tetapi pengguna harus menyadari batasan-batasannya dalam hal ketahanan korosi dan kelayakan mesin. Selain itu, pertimbangan keselamatan juga harus diperhitungkan, terutama dalam aplikasi yang melibatkan beban tinggi atau kondisi ekstrim.

Kesimpulannya, Stel Alat S2 adalah bahan yang serbaguna dan berkinerja tinggi yang unggul dalam aplikasi yang memerlukan daya tahan dan presisi. Kombinasi sifatnya yang unik menjadikannya pilihan utama di berbagai industri, meskipun ada beberapa tantangan dalam fabrikasi dan ketahanan korosi.