Vanadis 10 Steel: Properti dan Aplikasi Utama
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Vanadis 10 Steel adalah baja alat berkinerja tinggi yang diklasifikasikan sebagai baja kecepatan tinggi (HSS) dengan kombinasi sifat unik yang membuatnya sangat cocok untuk aplikasi yang menuntut di industri alat dan cetakan. Kelas baja ini terutama dipadu dengan elemen seperti tungsten, molibdenum, dan vanadium, yang secara signifikan meningkatkan kekerasan, ketahanan terhadap aus, dan ketangguhan. Kehadiran vanadium, khususnya, berkontribusi pada pembentukan karbida halus, yang meningkatkan kinerja keseluruhan baja selama proses pemesinan dan pemotongan.
Tinjauan Umum
Vanadis 10 Steel terkenal akan ketahanan aus yang luar biasa dan kekerasan tinggi, menjadikannya pilihan yang disukai untuk berbagai alat pemotong, cetakan, dan cetakan. Unsur padu utama meliputi:
- Tungsten (W): Meningkatkan kekerasan dan ketahanan terhadap aus.
- Molybdenum (Mo): Meningkatkan kemampuan pengerasan dan ketangguhan.
- Vanadium (V): Berkontribusi pada pembentukan karbida halus, meningkatkan ketahanan terhadap aus dan ketangguhan.
Kombinasi dari elemen-elemen ini menghasilkan baja yang menunjukkan kinerja yang sangat baik di bawah kondisi tekanan tinggi, mempertahankan daya tahan tajam dan integritas struktural bahkan pada suhu tinggi.
Keuntungan:
- Ketahanan Aus Tinggi: Ideal untuk alat pemotong dan cetakan yang mengalami gesekan yang signifikan.
- Ketangguhan Baik: Mengurangi risiko chip atau retakan selama penggunaan.
- Kekerasan Luar Biasa: Mempertahankan tepi tajam untuk periode waktu yang lama.
Limitasi:
- Biaya: Konten paduan yang lebih tinggi dapat mengakibatkan biaya material yang meningkat.
- Pemesinan: Meskipun memiliki kemampuan pemesinan yang baik, mungkin memerlukan peralatan khusus dibandingkan dengan baja paduan yang lebih rendah.
Vanadis 10 Steel memegang posisi kuat di pasar karena sifat-sifat uniknya dan umum digunakan di industri seperti otomotif, dirgantara, dan manufaktur. Signifikansi historisnya terletak pada pengembangannya sebagai bagian dari evolusi baja kecepatan tinggi, yang telah merevolusi proses pemesinan.
Nama Alternatif, Standar, dan Ekivalen
| Organisasi Standar | Desigasi/Kelas | Negara/Region Asal | Catatan/Keterangan |
|---|---|---|---|
| UNS | T30110 | USA | Ekivalen terdekat dengan AISI M2 |
| AISI/SAE | M2 | USA | Perbedaan komposisi kecil |
| ASTM | A681 | USA | Standar untuk baja alat |
| EN | 1.3343 | Eropa | Ekivalen dengan M2 dengan sedikit variasi |
| JIS | SKH51 | Jepang | Sifat serupa tetapi rekomendasi perlakuan panas yang berbeda |
Tabel di atas menggambarkan berbagai standar dan ekivalen untuk Vanadis 10 Steel. Yang penting, meskipun M2 dan SKH51 sering dianggap ekuivalen, proses perlakuan panas spesifik dan mikrostruktur yang dihasilkan dapat menyebabkan perbedaan kinerja dalam aplikasi praktis.
Sifat Utama
Komposisi Kimia
| Unsur (Simbol dan Nama) | Jangkauan Persentase (%) |
|---|---|
| Karbon (C) | 1.40 - 1.60 |
| Kromium (Cr) | 3.75 - 4.25 |
| Molybdenum (Mo) | 5.00 - 6.00 |
| Tungsten (W) | 6.00 - 7.00 |
| Vanadium (V) | 2.00 - 3.00 |
| Silikon (Si) | 0.20 - 0.50 |
| Mangan (Mn) | 0.20 - 0.40 |
| Fosfor (P) | ≤ 0.030 |
| Belerang (S) | ≤ 0.030 |
Unsur-unsur padu utama dalam Vanadis 10 Steel memainkan peran penting dalam mendefinisikan sifat-sifatnya:
- Karbon: Penting untuk kekerasan; konten karbon yang lebih tinggi meningkatkan potensi kekerasan setelah perlakuan panas.
- Kromium: Meningkatkan ketahanan korosi dan kemampuan pengerasan.
- Molybdenum: Meningkatkan ketangguhan dan kekuatan suhu tinggi.
- Vanadium: Membentuk karbida halus, meningkatkan ketahanan terhadap aus dan ketangguhan.
Sifat Mekanik
| Sifat | Kondisi/Temper | Suhu Uji | Nilai/Rentang Tipikal (Metrik) | Nilai/Rentang Tipikal (Imperial) | Standar Referensi untuk Metode Uji |
|---|---|---|---|---|---|
| Kekuatan Tarik | Didinginkan & Dipanaskan | Suhu Ruang | 1800 - 2200 MPa | 261 - 319 ksi | ASTM E8 |
| Kekuatan Uji (0.2% offset) | Didinginkan & Dipanaskan | Suhu Ruang | 1600 - 2000 MPa | 232 - 290 ksi | ASTM E8 |
| Peregangan | Didinginkan & Dipanaskan | Suhu Ruang | 5 - 10% | 5 - 10% | ASTM E8 |
| Kekerasan (HRC) | Didinginkan & Dipanaskan | Suhu Ruang | 60 - 64 HRC | 60 - 64 HRC | ASTM E18 |
| Kekuatan Dampak (Charpy) | Didinginkan & Dipanaskan | -20 °C | 20 - 30 J | 15 - 22 ft-lbf | ASTM E23 |
Sifat mekanik Vanadis 10 Steel membuatnya cocok untuk aplikasi yang memerlukan kekuatan tinggi dan ketangguhan. Kekuatan tarik dan tingkat kekuatan hasil yang tinggi memastikan bahwa alat yang terbuat dari baja ini dapat menahan beban signifikan tanpa deformasi, sementara kekerasan memungkinkan ketahanan aus yang sangat baik.
Sifat Fisik
| Sifat | Kondisi/Suhu | Nilai (Metrik) | Nilai (Imperial) |
|---|---|---|---|
| Kepadatan | Suhu Ruang | 7.85 g/cm³ | 0.284 lb/in³ |
| Titik Leleh | - | 1400 - 1450 °C | 2552 - 2642 °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 |
| Koefficient Ekspansi Termal | Suhu Ruang | 11.5 x 10⁻⁶/K | 6.36 x 10⁻⁶/°F |
Sifat fisik kunci seperti kepadatan dan konduktivitas termal sangat penting untuk aplikasi yang melibatkan pemesinan kecepatan tinggi. Kepadatan Vanadis 10 Steel memberikan kontribusi pada stabilitasnya selama operasi pemotongan, sementara konduktivitas termalnya membantu menghilangkan panas yang dihasilkan selama pemesinan, mengurangi risiko kerusakan termal pada alat dan benda kerja.
Ketahanan Korosi
| Agen Korosif | Konsentrasi (%) | Suhu (°C) | Peringkat Ketahanan | Catatan |
|---|---|---|---|---|
| Klorida | 3-5 | 20-60 | Adil | Risiko pitting |
| Asam Sulfat | 10 | 25 | Kurang baik | Tidak direkomendasikan |
| Asam Asetat | 5 | 25 | Baik | Ketahanan moderat |
| Larutan Alkalin | 5-10 | 20-60 | Adil | Rentan terhadap SCC |
Vanadis 10 Steel menunjukkan ketahanan korosi yang moderat, khususnya di lingkungan dengan klorida dan asam. Meskipun berkinerja memadai dalam beberapa kondisi asam, tidak disarankan untuk paparan berkepanjangan terhadap asam kuat, di mana dapat mengalami pitting dan retak korosi stres (SCC). Dibandingkan dengan baja alat lain seperti D2 dan M2, Vanadis 10 menawarkan ketahanan aus yang lebih baik tetapi mungkin tidak sebanding dengan ketahanan korosinya dalam lingkungan tertentu.
Ketahanan Panas
| Sifat/Batas | Suhu (°C) | Suhu (°F) | Keterangan |
|---|---|---|---|
| Suhu Layanan Kontinu Maks | 500 | 932 | Cocok untuk aplikasi suhu tinggi |
| Suhu Layanan Intermiten Maks | 600 | 1112 | Hanya untuk paparan jangka pendek |
| Suhu Scaling | 600 | 1112 | Risiko oksidasi di atas titik ini |
Vanadis 10 Steel mempertahankan sifat mekaniknya pada suhu yang tinggi, menjadikannya cocok untuk aplikasi yang melibatkan beban thermal yang tinggi. Namun, perlu mengambil langkah untuk menghindari paparan berkepanjangan pada suhu di atas 600 °C, karena ini dapat menyebabkan oksidasi dan degradasi material.
Sifat Fabrikasi
Kemampuan Solder
| Proses Pengelasan | Logam Pengisi yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS) | Gas/Flux Perlindungan yang Umum | Catatan |
|---|---|---|---|
| TIG | ER80S-D2 | Argon | Preheat direkomendasikan |
| MIG | ER80S-D2 | Campuran Argon + CO2 | Perlakuan panas pasca las diperlukan |
| Stick | E7018 | - | Tidak direkomendasikan untuk bagian tebal |
Vanadis 10 Steel umumnya tidak direkomendasikan untuk pengelasan karena kandungan paduan yang tinggi, yang dapat menyebabkan retakan. Jika pengelasan diperlukan, preheating dan perlakuan panas pasca las sangat penting untuk meminimalkan risiko cacat.
Pemesinan
| Parameter Pemesinan | Vanadis 10 Steel | AISI 1212 | Catatan/Tip |
|---|---|---|---|
| Indeks Kemampuan Pemesinan Relatif | 60 | 100 | Memerlukan alat karbida |
| Kecepatan Pemotongan Tipikal (Pembubutan) | 30-40 m/menit | 80-100 m/menit | Gunakan pendingin untuk mengatur suhu |
Vanadis 10 Steel memiliki indeks kemampuan pemesinan sekitar 60, yang lebih rendah daripada baja paduan yang lebih rendah seperti AISI 1212. Ini berarti bahwa meskipun dapat diproses dengan efektif, ia memerlukan peralatan yang lebih khusus dan kecepatan pemotongan yang lebih lambat untuk mencapai hasil optimal.
Kemampuan Pembentukan
Vanadis 10 Steel tidak cocok untuk operasi pembentukan karena kekerasan dan kekuatannya yang tinggi. Pembentukan dingin umumnya tidak layak, dan pembentukan panas mungkin terbatas pada aplikasi tertentu. Material ini menunjukkan pengerasan kerja, yang dapat mempersulit proses pembentukan.
Perlakuan Panas
| Proses Perlakuan | Jangkauan Suhu (°C/°F) | Waktu Rendam Tipikal | Metode Pendinginan | Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan |
|---|---|---|---|---|
| Annealing | 800 - 850 / 1472 - 1562 | 1-2 jam | Udara | Mengurangi kekerasan, meningkatkan kemampuan pemesinan |
| Quenching | 1000 - 1100 / 1832 - 2012 | 30 menit | Minyak | Mencapai kekerasan tinggi |
| Tempering | 500 - 600 / 932 - 1112 | 1 jam | Udara | Mengurangi kerapuhan, meningkatkan ketangguhan |
Perlakuan panas Vanadis 10 Steel melibatkan austenitizing, quenching, dan tempering. Proses austenitizing mengubah mikrostruktur, memungkinkan pembentukan martensit saat quenching. Tempering kemudian dilakukan untuk mengurangi stres dan meningkatkan ketangguhan, menghasilkan kombinasi keseimbangan antara kekerasan dan keuletan.
Aplikasi dan Penggunaan Akhir Yang Umum
| Industri/Sektor | Contoh Aplikasi Spesifik | Sifat Baja Utama yang Digunakan dalam Aplikasi Ini | Alasan Pemilihan |
|---|---|---|---|
| Otomotif | Alat pemotong | Ketahanan aus tinggi, kekerasan | Umur alat yang panjang |
| Dirgantara | Cetakan untuk bahan komposit | Ketangguhan, ketahanan panas | Permintaan kinerja tinggi |
| Manufaktur | Punch dan cetakan | Kekuatan, daya tahan | Presisi dan umur panjang |
Aplikasi lainnya termasuk:
- Perangkat Medis: Alat bedah yang memerlukan presisi tinggi dan ketahanan aus.
- Peralatan: Produksi cetakan dan dies dalam berbagai proses manufaktur.
Vanadis 10 Steel dipilih untuk aplikasi ini karena ketahanan ausnya yang superior dan kemampuannya untuk mempertahankan tepi tajam, yang sangat penting untuk alat yang digunakan di lingkungan yang mengalami tekanan tinggi.
Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Lanjutan
| Fitur/Sifat | Vanadis 10 Steel | AISI D2 | AISI M2 | Catatan Singkat Pro/Kon atau Pertukaran |
|---|---|---|---|---|
| Sifat Mekanik Utama | Kekerasan tinggi | Ketahanan aus baik | Ketangguhan tinggi | Vanadis 10 menawarkan keseimbangan antara kekerasan dan ketangguhan |
| Aspek Korosi Utama | Ketahanan moderat | Ketahanan adil | Ketahanan baik | Vanadis 10 kurang tahan dibandingkan M2 dalam lingkungan korosif |
| Kemampuan Solder | Kurang baik | Adil | Baik | Pemelasan memerlukan pertimbangan khusus untuk Vanadis 10 |
| Pemesinan | Moderat | Tinggi | Moderat | Memerlukan peralatan khusus untuk Vanadis 10 |
| Perkiraan Biaya Relatif | Lebih tinggi | Moderat | Moderat | Biaya dipengaruhi oleh kandungan paduan |
| Ketersediaan Tipikal | Moderat | Tinggi | Tinggi | Ketersediaan dapat bervariasi menurut wilayah |
Saat memilih Vanadis 10 Steel, pertimbangan meliputi efektivitas biaya, ketersediaan, dan persyaratan aplikasi spesifik. Sifat uniknya membuatnya cocok untuk aplikasi berkinerja tinggi, tetapi biaya yang lebih tinggi dan persyaratan pemesinan yang khusus dapat membatasi penggunaannya di lingkungan yang kurang menuntut. Selain itu, pertimbangan keselamatan harus diperhatikan, terutama dalam aplikasi di mana kegagalan alat dapat mengakibatkan bahaya yang signifikan.
Kesimpulannya, Vanadis 10 Steel menonjol sebagai baja alat premium dengan kombinasi sifat yang unik yang membuatnya ideal untuk aplikasi berkinerja tinggi. Pemilihan dan pemrosesan yang hati-hati dapat menghasilkan hasil luar biasa dalam lingkungan yang menuntut, menjadikannya material yang berharga di industri alat dan cetakan.