S390 Baja (Bohler HSS): Properti dan Aplikasi Kunci
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Stainless S390, juga dikenal sebagai Bohler HSS, adalah jenis baja kecepatan tinggi (HSS) yang terkenal karena kekerasannya yang luar biasa, tahan aus, dan kemampuannya untuk mempertahankan kinerja pemotongan pada suhu tinggi. Diklasifikasikan sebagai baja alat, S390 terutama digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan ketahanan aus dan ketangguhan yang tinggi. Komposisi baja ini mencakup jumlah signifikan tungsten, molibdenum, dan vanadium, yang berkontribusi pada sifat uniknya.
Ikhtisar Komprehensif
Baja S390 diklasifikasikan sebagai baja kecepatan tinggi, dirancang khusus untuk alat pemotong dan aplikasi yang membutuhkan kekerasan dan ketahanan aus yang tinggi. Unsur paduan utama dalam S390 mencakup tungsten (W), molibdenum (Mo), dan vanadium (V), yang meningkatkan kekerasan dan ketangguhannya. Kehadiran karbon (C) juga penting, karena membentuk karbida yang berkontribusi pada kekerasan baja.
Karakteristik paling signifikan dari Baja S390 meliputi:
- Kekerasan Tinggi: Tingkat kekerasan yang dapat dicapai dapat mencapai hingga 67 HRC, menjadikannya cocok untuk aplikasi pemotongan yang menuntut.
- Tahan Aus yang Sangat Baik: Struktur karbida memberikan ketahanan aus yang luar biasa, memperpanjang umur alat.
- Ketangguhan yang Baik: Meskipun keras, S390 mempertahankan tingkat ketangguhan yang mencegah kerusakan dan retak saat digunakan.
Kelebihan:
- Kinerja luar biasa dalam aplikasi pemotongan kecepatan tinggi.
- Mempertahankan ketajaman lebih lama dibanding banyak baja alat lainnya.
- Fleksibel untuk berbagai proses pemesinan.
Limitation:
- Lebih mahal dibandingkan baja alat konvensional.
- Membutuhkan perlakuan panas yang hati-hati untuk mencapai sifat optimal.
- Bisa menjadi tantangan untuk diproses karena kekerasannya.
Secara historis, S390 telah menjadi signifikan dalam pembuatan alat pemotong, terutama dalam industri seperti otomotif dan dirgantara, di mana presisi dan daya tahan sangat penting.
Nama Alternatif, Standar, dan Ekivalen
| Organisasi Standar | Penunjukan/Gradasi | Negara/Region Asal | Catatan/Keterangan |
|---|---|---|---|
| UNS | T11302 | AS | Ekivalen terdekat dengan Bohler S390 |
| AISI/SAE | M2 | AS | Perbedaan komposisi minor |
| DIN | 1.3343 | Jerman | Sifat serupa, tetapi perlakuan panas berbeda |
| JIS | SKH51 | Jepang | Kinerja sebanding dalam aplikasi pemotongan |
| ISO | 4957 | Internasional | Standar untuk baja kecepatan tinggi |
Perbedaan halus antara grade ini dapat mempengaruhi kinerja dalam aplikasi tertentu. Misalnya, sementara M2 adalah alternatif umum, ia mungkin tidak mencapai kekerasan yang sama dengan S390 di bawah kondisi perlakuan panas yang identik.
Sifat Kunci
Komposisi Kimia
| Unsur (Simbol) | Kisaran Persentase (%) |
|---|---|
| Karbon (C) | 1.40 - 1.60 |
| Molibdenum (Mo) | 4.00 - 5.00 |
| Tungsten (W) | 9.00 - 10.00 |
| Vanadium (V) | 2.00 - 3.00 |
| Kromium (Cr) | 3.00 - 4.00 |
| Besi (Fe) | Seimbang |
Peran utama tungsten dan molibdenum dalam Baja S390 adalah untuk meningkatkan kekerasan dan ketahanan aus, sementara vanadium berkontribusi pada pembentukan karbida halus, meningkatkan ketangguhan dan stabilitas saat aplikasi suhu tinggi.
Sifat Mekanis
| Sifat | Kondisi/Suhu | Suhu Uji | Nilai/Range Tipikal (Metrik) | Nilai/Range Tipikal (Imperial) | Standar Referensi untuk Metode Uji |
|---|---|---|---|---|---|
| Kekuatan Tarik | Dipadamkan & Dibakar | Suhu Ruang | 2000 - 2200 MPa | 290 - 320 ksi | ASTM E8 |
| Kekuatan Luluh (0.2% offset) | Dipadamkan & Dibakar | Suhu Ruang | 1800 - 2000 MPa | 261 - 290 ksi | ASTM E8 |
| Perpanjangan | Dipadamkan & Dibakar | Suhu Ruang | 2 - 5% | 2 - 5% | ASTM E8 |
| Kekerasan | Dipadamkan & Dibakar | Suhu Ruang | 64 - 67 HRC | 64 - 67 HRC | ASTM E18 |
| Kekuatan Impak | Dipadamkan & Dibakar | -20 °C | 20 - 30 J | 15 - 22 ft-lbf | ASTM E23 |
Gabungan dari kekuatan tarik dan kekuatan luluh yang tinggi, bersama dengan kekerasan yang luar biasa, menjadikan Baja S390 cocok untuk aplikasi yang melibatkan beban mekanis tinggi dan ketahanan aus, seperti alat potong dan cetakan.
Sifat Fisik
| Sifat | Kondisi/Suhu | Nilai (Metrik) | Nilai (Imperial) |
|---|---|---|---|
| Kepadatan | Suhu Ruang | 8.0 g/cm³ | 0.289 lb/in³ |
| Titik Leleh | - | 1400 - 1450 °C | 2552 - 2642 °F |
| Konduktivitas Termal | Suhu Ruang | 25 W/m·K | 17.3 BTU·in/h·ft²·°F |
| Kapasitas Panas Spesifik | Suhu Ruang | 460 J/kg·K | 0.11 BTU/lb·°F |
Kepadatan dan titik leleh Baja S390 menunjukkan ketahanannya, sementara konduktivitas termal sangat penting untuk aplikasi yang melibatkan pembangkitan panas selama proses pemotongan. Kapasitas panas spesifik juga penting untuk memahami pengelolaan termal dalam pemesinan kecepatan tinggi.
Ketahanan Korosi
| Agens Korosif | Konsentrasi (%) | Suhu (°C) | Peringkat Ketahanan | Catatan |
|---|---|---|---|---|
| Chlorida | 3-5% | 20 - 60 | Baik | Risiko pembentukan pitting |
| Asam Sulfat | 10% | 25 | Buruk | Tidak direkomendasikan |
| Sodium Hidroksida | 5% | 25 | Baik | Ketahanan sedang |
Baja S390 menunjukkan ketahanan yang baik terhadap chlorida tetapi rentan terhadap korosi pitting di lingkungan yang agresif. Jika dibandingkan dengan baja kecepatan tinggi lainnya seperti M2 dan SKH51, ketahanan korosi S390 umumnya lebih rendah, menjadikannya kurang cocok untuk aplikasi di lingkungan yang sangat korosif.
Ketahanan Panas
| Sifat/Batas | Suhu (°C) | Suhu (°F) | Keterangan |
|---|---|---|---|
| Suhu Layanan Kontinu Maks | 600 | 1112 | Cocok untuk pemotongan kecepatan tinggi |
| Suhu Layanan Intermiten Maks | 650 | 1202 | Hanya paparan jangka pendek |
| Suhu Pembentukan Karat | 700 | 1292 | Risiko oksidasi di atas suhu ini |
Pada suhu tinggi, Baja S390 mempertahankan kekerasan dan ketahanan ausnya, menjadikannya ideal untuk aplikasi pemotongan kecepatan tinggi. Namun, paparan berkepanjangan pada suhu di atas 650 °C dapat menyebabkan oksidasi dan degradasi sifat.
Sifat Pembuatan
Kemudahan Pengelasan
| Proses Pengelasan | Logam Pengisi yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS) | Gas/Flux Perlindungan Tipikal | Catatan |
|---|---|---|---|
| TIG | ER80S-D2 | Argon | Preheat direkomendasikan |
| MIG | ER70S-6 | Argon/CO2 | Pemanasan setelah pengelasan |
Baja S390 umumnya tidak direkomendasikan untuk pengelasan karena kandungan karbon yang tinggi, yang dapat menyebabkan retak. Pemanasan awal dan perlakuan panas setelah pengelasan sangat penting untuk mengurangi risiko ini.
Kemudahan Pemesinan
| Parameter Pemesinan | [Baja S390] | [AISI 1212] | Catatan/Tips |
|---|---|---|---|
| Indeks Kemudahan Pemotongan Relatif | 30 | 100 | S390 jauh lebih keras |
| Kecepatan Pemotongan Tipikal (Pemotongan) | 20 m/menit | 60 m/menit | Gunakan alat karbida untuk S390 |
Pemesinan Baja S390 membutuhkan alat dan kondisi khusus karena kekerasannya. Alat karbida sangat direkomendasikan untuk pemesinan yang efektif.
Kemudahan Pembentukan
Baja S390 biasanya tidak terkenal karena kemudahan pembentukannya karena kekerasannya yang tinggi. Pembentukan dingin sulit dilakukan, sementara pembentukan panas mungkin layak dengan pengendalian suhu yang tepat. Pengkeras kerja dapat terjadi, sehingga perlu pengelolaan radius bend yang hati-hati.
Perlakuan Panas
| Proses Perlakuan | Rentang Suhu (°C) | Waktu Perendaman Tipikal | Metode Pendinginan | Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan |
|---|---|---|---|---|
| Annealing | 800 - 850 | 1 - 2 jam | Udara | Mengurangi kekerasan, meningkatkan kemudahan pemesinan |
| Hardening | 1200 - 1250 | 30 - 60 menit | Minyak | Mencapai kekerasan maksimum |
| Tempering | 550 - 600 | 1 jam | Udara | Mengurangi kerapuhan, meningkatkan ketangguhan |
Proses perlakuan panas secara signifikan mempengaruhi mikrostruktur Baja S390, meningkatkan kekerasan dan ketangguhannya melalui pembentukan karbida halus.
Aplikasi Umum dan Penggunaan Akhir
| Industri/Sektor | Contoh Aplikasi Spesifik | Sifat Baja Kunci yang Digunakan dalam Aplikasi Ini | Alasan Pemilihan |
|---|---|---|---|
| Dirgantara | Alat pemotong untuk pembuatan turbin | Kekerasan tinggi, ketahanan aus | Umur alat yang panjang |
| Otomotif | Dies untuk operasi stamping | Ketangguhan, ketahanan terhadap aus | Daya tahan di bawah tekanan |
| Pemrosesan Logam | Bor kecepatan tinggi | Pertahankan ketajaman, ketahanan panas | Efisiensi dalam pemotongan |
Aplikasi lainnya meliputi:
-
- Cetakan untuk pencetakan injeksi
-
- Gergaji dan bilah untuk pemotongan logam
-
- Peralatan untuk operasi pemesinan
Baja S390 dipilih untuk aplikasi ini karena kemampuannya mempertahankan kinerja di bawah kondisi stres tinggi, memastikan umur panjang dan efisiensi.
Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Lanjutan
| Fitur/Sifat | [Baja S390] | [M2] | [SKH51] | Catatan Singkat Pro/Kon atau Perbandingan |
|---|---|---|---|---|
| Sifat Mekanik Kunci | Kekerasan tinggi | Sedang | Kekerasan tinggi | S390 menawarkan ketahanan aus yang lebih baik |
| Aspek Korosi Kunci | Baik | Baik | Baik | M2 memiliki ketahanan korosi yang lebih baik |
| Kemudahan Pengelasan | Buruk | Baik | Baik | S390 sulit dilas |
| Kemudahan Pemesinan | Rendah | Sedang | Tinggi | M2 lebih mudah diproses |
| Kira-kira Biaya Relatif | Tinggi | Sedang | Sedang | S390 lebih mahal |
| Ketersediaan Tipikal | Sedang | Tinggi | Tinggi | M2 dan SKH51 lebih umum |
Ketika memilih Baja S390, pertimbangan mencakup biaya, ketersediaan, dan persyaratan aplikasi spesifik. Meskipun menawarkan kinerja luar biasa dalam pemotongan kecepatan tinggi, biaya yang lebih tinggi dan kemudahan pemesinan yang lebih rendah dibandingkan alternatif seperti M2 dapat menjadi faktor pembatas. Selain itu, pertimbangan keselamatan dalam penanganan dan pemesinan sangat penting karena kekerasan baja dan potensi untuk aus pada alat.
Singkatnya, Baja S390 adalah pilihan premium untuk alat pemotong berkinerja tinggi, menawarkan kombinasi unik dari kekerasan, ketahanan aus, dan ketangguhan, sehingga cocok untuk aplikasi industri yang menuntut.