SUJ2 Baja: Sifat dan Aplikasi Utama dalam Bantalan

Stainless steel SUJ2, juga dikenal sebagai JIS Bearing Steel, adalah baja paduan krom karbon tinggi yang terutama digunakan dalam pembuatan bantalan gulung. Diklasifikasikan sebagai baja paduan karbon sedang, SUJ2 memiliki kekerasan yang sangat baik, ketahanan aus, dan kekuatan lelah, menjadikannya ideal untuk aplikasi yang memerlukan kinerja tinggi di bawah stres mekanis.

Ikhtisar Komprehensif

Baja SUJ2 terutama terdiri dari karbon (C), krom (Cr), dan elemen paduan lainnya yang meningkatkan sifat mekaniknya. Komposisi kimia yang khas mencakup sekitar 1,0% karbon dan 1,5% krom, yang berkontribusi signifikan terhadap kekerasan dan ketahanan ausnya. Kehadiran krom tidak hanya meningkatkan ketahanan korosi tetapi juga meningkatkan kemampuan baja untuk menahan suhu tinggi.

Karakteristik paling signifikan dari baja SUJ2 mencakup:

• Kekerasan Tinggi: Tingkat kekerasan yang dapat dicapai dapat mencapai 64 HRC setelah perlakuan panas yang tepat.
• Ketahanan Aus yang Luar Biasa: Kombinasi kandungan karbon tinggi dan krom memberikan ketahanan aus yang luar biasa, menjadikannya cocok untuk aplikasi beban tinggi.
• Kekuatan Fatigue yang Baik: SUJ2 menunjukkan kekuatan fatigue yang tinggi, yang sangat penting untuk komponen yang mengalami beban siklik.

Kelebihan:
- Ketahanan aus dan kekerasan yang unggul.
- Stabilitas dimensi yang baik selama perlakuan panas.
- Kekuatan fatigue tinggi, membuatnya cocok untuk aplikasi dinamis.

Batasan:
- Ketahanan korosi yang terbatas dibandingkan dengan baja tahan karat.
- Sulit untuk diproses karena kekerasan yang tinggi.
- Memerlukan perlakuan panas yang hati-hati untuk mencapai sifat yang diinginkan.

Secara historis, SUJ2 telah banyak digunakan dalam industri otomotif dan dirgantara untuk komponen seperti bantalan, roda gigi, dan poros. Posisi pasar tetap kuat karena keandalan dan kinerjanya dalam aplikasi kritis.

Nama Alternatif, Standar, dan Ekivalen

Organisasi Standar	Penunjukan/Grade	Negara/Region Asal	Catatan/Keterangan
UNS	G52100	USA	Ekivalen terdekat dengan SUJ2
AISI/SAE	52100	USA	Perbedaan komposisi minor
ASTM	A295	USA	Spesifikasi untuk baja bantalan
EN	100Cr6	Eropa	Sifat serupa, sering digunakan secara bergantian
DIN	100Cr6	Jerman	Setara dengan SUJ2 dengan variasi kecil
JIS	SUJ2	Jepang	Penunjukan standar untuk baja bantalan
GB	GCr15	China	Grade setara dengan aplikasi serupa
ISO	100Cr6	Internasional	Ekivalen standar global

Perbedaan antara grade ini dapat mempengaruhi kinerja dalam aplikasi tertentu. Misalnya, meskipun G52100 dan SUJ2 sering dianggap setara, variasi dalam proses perlakuan panas dapat menyebabkan perbedaan dalam kekerasan dan ketahanan aus.

Sifat Utama

Komposisi Kimia

Elemen (Simbol dan Nama)	Kisaran Persentase (%)
C (Karbon)	0,95 - 1,05
Cr (Krom)	1,30 - 1,65
Mn (Mangan)	0,30 - 0,50
Si (Silikon)	0,15 - 0,40
P (Fosfor)	≤ 0,025
S (Belerang)	≤ 0,025

Peran utama elemen paduan kunci dalam baja SUJ2 meliputi:

• Karbon (C): Meningkatkan kekerasan dan kekuatan melalui pembentukan karbida selama perlakuan panas.
• Krom (Cr): Meningkatkan ketahanan aus dan memperbaiki hardselitas, memungkinkan pengerasan yang lebih dalam selama perlakuan panas.
• Mangan (Mn): Meningkatkan ketangguhan dan membantu dalam deoksidasi baja selama produksi.

Sifat Mekanis

Sifat	Kondisi/Temper	Nilai Umum/Kisaran (Unit Metric - SI)	Nilai Umum/Kisaran (Unit Imperial)	Standar Referensi untuk Metode Uji
Kekuatan Tarik	Quenched & Tempered	1.700 - 2.100 MPa	247 - 304 ksi	ASTM E8
Kekuatan luluh (offset 0,2%)	Quenched & Tempered	1.500 - 1.800 MPa	218 - 261 ksi	ASTM E8
Peregangan	Quenched & Tempered	10 - 12%	10 - 12%	ASTM E8
Kekerasan (HRC)	Quenched & Tempered	58 - 64 HRC	58 - 64 HRC	ASTM E18
Kekuatan Impak (Charpy)	Suhu Ruang	20 - 30 J	15 - 22 ft-lbf	ASTM E23

Kombinasi dari sifat mekanis ini membuat baja SUJ2 cocok untuk aplikasi yang memerlukan kekuatan tinggi dan ketahanan aus, seperti bantalan dan roda gigi, di mana fatigue dan aus merupakan pertimbangan kritis.

Sifat Fisik

Sifat	Kondisi/Suhu	Nilai (Unit Metric - SI)	Nilai (Unit Imperial)
Kepadatan	Suhu Ruang	7,85 g/cm³	0,284 lb/in³
Titik Leleh	-	1.450 - 1.500 °C	2.642 - 2.732 °F
Kepadatan Termal	Suhu Ruang	25 W/m·K	14,5 BTU·in/(h·ft²·°F)
Kapasitas Panas Spesifik	Suhu Ruang	0,46 J/g·K	0,11 BTU/lb·°F
Koeffisien Ekspansi Termal	Suhu Ruang	11,5 x 10⁻⁶ /°C	6,36 x 10⁻⁶ /°F

Signifikansi praktis dari sifat fisik SUJ2 meliputi:

• Kepadatan: Mempengaruhi berat dan keseimbangan komponen, krusial dalam aplikasi seperti otomotif dan dirgantara.
• Kepadatan Termal: Penting untuk penghilangan panas pada bantalan kecepatan tinggi.
• Koeffisien Ekspansi Termal: Mempengaruhi stabilitas dimensi di bawah kondisi suhu yang bervariasi, krusial untuk aplikasi presisi.

Ketahanan Korosi

Agens Korosif	Konsentrasi (%)	Suhu (°C/°F)	Peringkat Ketahanan	Catatan
Air	-	Ambient	Adil	Rentan terhadap karat
Asam	Rendah	Ambient	Kurang baik	Risiko keausan
Klorida	Tinggi	Ambient	Kurang baik	Risiko korosi stres
Larutan Alkalin	Rendah	Ambient	Adil	Ketahanan sedang

Baja SUJ2 menunjukkan ketahanan korosi yang terbatas, terutama di lingkungan asam dan kaya klorida. Ia rentan terhadap karat jika terpapar kelembapan, membuat pelapisan pelindung atau perlakuan permukaan diperlukan untuk aplikasi luar ruangan. Dibandingkan dengan baja tahan karat seperti AISI 440C, yang menawarkan ketahanan korosi yang lebih baik, SUJ2 kurang cocok untuk lingkungan di mana korosi merupakan masalah signifikan.

Ketahanan Panas

Sifat/Batas	Suhu (°C)	Suhu (°F)	Keterangan
Max Suhu Layanan Kontinu	200	392	Cocok untuk aplikasi kecepatan tinggi
Max Suhu Layanan Intermittent	250	482	Hanya paparan jangka pendek
Suhu Scaling	300	572	Risiko oksidasi di atas suhu ini
Pertimbangan Kekuatan Creep	400	752	Mulai mengalami penurunan pada suhu tinggi

Pada suhu tinggi, baja SUJ2 mempertahankan kekerasan dan kekuatannya hingga batas tertentu, di luar itu bisa mengalami oksidasi dan kehilangan sifat mekanis. Ini membuatnya cocok untuk aplikasi di mana komponen dapat mengalami suhu tinggi secara intermittent tetapi tidak secara terus-menerus.

Sifat Fabrication

Keelasan Pengelasan

Proses Pengelasan	Logam Pengisi yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS)	Gas/Fluks Pelindung Umum	Catatan
MIG	ER70S-6	Argon + CO2	Pra-pemanasan yang direkomendasikan
TIG	ER80S-D2	Argon	Memerlukan perlakuan panas pasca pengelasan
SMAW	E7018	-	Tidak disarankan untuk bagian tebal

Baja SUJ2 umumnya tidak direkomendasikan untuk pengelasan karena kandungan karbon tingginya, yang dapat menyebabkan retak. Pra-pemanasan dan perlakuan panas pasca pengelasan adalah hal yang esensial untuk meminimalkan risiko ini. Pemilihan logam pengisi sangat penting untuk memastikan kompatibilitas dan menjaga sifat mekanis.

Machinability

Parameter Pekerjaan	Baja SUJ2	AISI 1212	Catatan/Tips
Indeks Machinability Relatif	60	100	SUJ2 lebih sulit untuk dikerjakan
Kecepatan Pemotongan Umum (Turning)	30 m/menit	60 m/menit	Gunakan alat karbida untuk hasil terbaik

Memotong baja SUJ2 bisa menjadi tantangan karena kekerasannya. Kondisi optimal mencakup penggunaan baja kecepatan tinggi atau alat karbida dan memastikan pendinginan yang tepat untuk mencegah keausan alat.

Formabilitas

Baja SUJ2 menunjukkan formabilitas yang terbatas karena kekerasan dan kekuatannya yang tinggi. Pembentukan dingin mungkin dilakukan tetapi dapat menyebabkan pengerasan kerja, memerlukan kontrol yang hati-hati terhadap radius pembengkokan dan proses pembentukan. Pembentukan panas lebih memungkinkan tetapi memerlukan kontrol suhu yang tepat untuk menghindari degradasi sifat.

Perlakuan Panas

Proses Perlakuan	Kisaran Suhu (°C/°F)	Waktu Perendaman Umum	Metode Pendinginan	Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan
Anneling	700 - 800 / 1.292 - 1.472	1 - 2 jam	Udara atau Tungku	Mengurangi kekerasan, meningkatkan machinability
Quenching	800 - 850 / 1.472 - 1.562	30 menit	Minyak atau Air	Mencapai kekerasan tinggi
Tempering	150 - 200 / 302 - 392	1 jam	Udara	Mengurangi kekakuan, meningkatkan ketangguhan

Selama perlakuan panas, SUJ2 mengalami transformasi metalurgi yang signifikan. Quenching mengubah struktur mikro menjadi martensit, memberikan kekerasan tinggi, sementara tempering mengurangi kekakuan dan meningkatkan ketangguhan, membuat baja cocok untuk aplikasi dinamis.

Aplikasi dan Penggunaan Akhir yang Umum

Industri/Sektor	Contoh Aplikasi Spesifik	Sifat Baja Utama yang Digunakan dalam Aplikasi Ini	Alasan Pemilihan
Otomotif	Bantalan roda	Kekerasan tinggi, ketahanan aus	Penting untuk daya tahan di bawah beban
Dirgantara	Komponen mesin	Kekuatan fatigue, stabilitas dimensi	Kritis untuk keselamatan dan kinerja
Industri	Poros gigi	Kekuatan tarik tinggi, ketahanan impak	Diperlukan untuk keandalan dalam mesin

Aplikasi lain termasuk:

• Instrumen presisi
• Spindle kecepatan tinggi
• Bantalan rol

SUJ2 dipilih untuk aplikasi ini karena kekerasan dan ketahanan ausnya yang unggul, yang kritis untuk komponen yang mengalami stres dan fatigue tinggi.

Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Lebih Lanjut

Fitur/Sifat	Baja SUJ2	AISI 440C	Baja Alat D2	Catatan Singkat Pro/Kon atau Trade-off
Sifat Mekanis Kunci	Kekerasan tinggi	Ketahanan korosi yang sangat baik	Ketahanan aus tinggi	SUJ2 kurang tahan korosi
Aspek Korosi Kunci	Adil	Sangat baik	Adil	SUJ2 memerlukan pelapisan pelindung
Keelasan Pengelasan	Kurang baik	Adil	Kurang baik	Semua grade memerlukan penanganan yang hati-hati
Machinability	Menghadapi tantangan	Sedang	Sedang	SUJ2 lebih sulit untuk dikerjakan
Formabilitas	Terbatas	Baik	Terbatas	SUJ2 kurang dapat dibentuk
Perkiraan Biaya Relatif	Sedang	Lebih tinggi	Sedang	Biaya bervariasi sesuai permintaan pasar
Ketersediaan Umum	Umum	Umum	Kurang umum	SUJ2 tersedia secara luas

Ketika memilih baja SUJ2, pertimbangan meliputi sifat mekaniknya, biaya-efektivitas, dan ketersediaan. Meskipun unggul dalam kekerasan dan ketahanan aus, batasan-batasannya dalam ketahanan korosi dan machinability harus dipertimbangkan dengan kebutuhan aplikasi tertentu. Selain itu, pertimbangan keselamatan di lingkungan bertekanan tinggi memerlukan evaluasi hati-hati terhadap karakteristik kinerjanya.