Sistem penilaian baja mempertimbangkan komposisi kimia, perlakuan, dan sifat mekanik untuk memungkinkan perakit memilih produk yang sesuai untuk aplikasinya. Selain persentase aktual karbon dan paduan lainnya dalam material, struktur mikro juga memiliki pengaruh yang signifikan terhadap sifat mekanik baja.
Penting untuk memahami definisi struktur mikro—dan cara struktur mikro baja dapat dimanipulasi menggunakan pembentukan panas dan dingin dan setelah pembuatan. Teknik ini dapat digunakan untuk mengembangkan produk dengan sifat mekanik tertentu. Namun, memanipulasi komposisi dan struktur mikro akan menghasilkan trade-off antara sifat yang berbeda. Misalnya, baja yang lebih keras mungkin akan mengalami penurunan kekuatan.
Struktur mikro suatu material adalah cara molekul bergabung bersama dengan gaya yang bekerja di antara molekul-molekul itu. Proses pemanasan dan pendinginan digunakan untuk mengubah struktur mikro dari satu bentuk ke bentuk lainnya, sehingga mengubah sifat material.
Struktur mikro tidak dapat diamati dengan mata telanjang tetapi dapat dipelajari di bawah mikroskop. Baja dapat mengadopsi beberapa struktur mikro yang berbeda—ferit, perlit, martensit, sementit, dan austenit.
Ferit adalah istilah yang digunakan untuk struktur molekul besi murni pada suhu kamar. Baja dengan kandungan karbon yang sangat rendah juga akan mengadopsi struktur mikro yang sama. Bentuk khas ferit adalah struktur kristal body-centered cubic (BCC). Secara visual, bayangkan sebuah kubus dengan satu molekul di setiap sudut dan sebuah molekul di tengah kubus. Molekul lebih longgar dikemas dalam BCC daripada di mikrostruktur lain yang mengandung lebih banyak molekul dalam setiap kubus. Namun, jumlah karbon yang dapat ditambahkan tanpa mengubah struktur mikro ferit rendah, hanya 0,006% pada suhu kamar.
Austenit adalah mikrostruktur yang terbentuk ketika paduan berbasis besi dipanaskan di atas 1500˚F tetapi di bawah 1800˚F. Jika paduan yang benar ada dalam baja, seperti nikel, material akan mempertahankan struktur mikro ini bahkan ketika didinginkan. Bentuk khas austenit adalah struktur kristal kubus berpusat muka (FCC). Secara visual, bayangkan sebuah kubus dengan satu molekul di setiap sudut dan sebuah molekul di tengah setiap sisi kubus. Molekul dalam konfigurasi austenit lebih padat daripada ferit. Austenit dapat mengandung hingga 2% karbon dan merupakan mikrostruktur umum baja tahan karat.
Ketika baja karbon dipanaskan ke dalam kisaran austenit—dan kemudian didinginkan tanpa adanya paduan apa pun untuk mempertahankan bentuk austenit—struktur mikro kembali ke bentuk ferit. Namun, jika kandungan karbon lebih besar dari 0,006%, kelebihan atom karbon bergabung dengan besi untuk membentuk senyawa kimia yang disebut besi karbida (Fe3C), juga dikenal sebagai sementit. Sementit tidak terjadi dengan sendirinya karena sebagian material akan tetap dalam bentuk ferit.
Perlit adalah struktur laminasi yang dibentuk oleh lapisan ferit dan sementit yang bergantian. Itu terjadi ketika baja didinginkan perlahan, membentuk campuran eutektik. Campuran eutektik adalah campuran di mana dua bahan cair mengkristal secara bersamaan. Dalam kondisi ini, ferit dan sementit keduanya terbentuk pada saat yang sama, menghasilkan lapisan alternatif dalam struktur mikro.
Martensit memiliki struktur kristal tetragonal yang berpusat pada tubuh. Bentuk mikrokristalin ini diperoleh dengan mendinginkan baja secara cepat yang menyebabkan atom karbon terperangkap di dalam kisi besi. Hasil akhirnya adalah struktur besi dan karbon yang sangat keras seperti jarum. Baja dengan struktur mikrokristalin martensit biasanya merupakan paduan baja karbon rendah yang mengandung sekitar 12% kromium.
Penting bagi produsen dan konsumen baja untuk memahami struktur mikro baja dan bagaimana pengaruhnya terhadap sifat mekanik material. Kandungan karbon, konsentrasi paduan, dan metode finishing semuanya berdampak pada mikrostruktur dan oleh karena itu dapat digunakan untuk memanipulasi sifat produk jadi. Ada kemungkinan dua sampel dengan kandungan paduan yang sama memiliki struktur mikro yang berbeda tergantung pada metode penyelesaian dan perlakuan panas yang digunakan.
Setelah baja cair dilemparkan, itu harus dibentuk menjadi bentuk akhirnya dan kemudian selesai untuk mencegah korosi. Baja biasanya dicetak ke dalam bentuk siap mesin:mekar, billet, dan lempengan. Bentuk cor kemudian dibentuk dengan menggulung. Rolling dapat dilakukan panas, hangat, atau dingin tergantung pada bahan dan aplikasi target. Selama penggulungan, deformasi kompresi dilakukan dengan menggunakan dua gulungan kerja. Gulungan berputar dengan cepat untuk secara bersamaan menarik dan meremas baja di antaranya.
Pembentukan dingin adalah proses penggulungan baja di bawah suhu rekristalisasinya. Tekanan yang diberikan oleh gulungan pada baja menyebabkan dislokasi dalam struktur mikro material, sehingga menciptakan butiran dalam material. Saat dislokasi ini menumpuk, baja menjadi lebih keras dan lebih sulit untuk berubah bentuk lebih lanjut. Cold rolling juga menyebabkan baja menjadi rapuh, yang dapat diatasi melalui perlakuan panas.
Setelah penggulungan selesai, potongan baja selesai menggunakan teknik pemrosesan sekunder untuk mencegah korosi dan meningkatkan sifat mekanik:
Struktur mikro baja dapat diubah melalui pemanasan dan pendinginan yang terkontrol. Hal ini menyebabkan pengembangan berbagai metode perlakuan panas untuk memodifikasi mikrostruktur dan mencapai perubahan yang diinginkan dalam sifat mekanik.
Struktur mikro baja mengalami perubahan fase pada suhu tertentu. Perlakuan panas didasarkan pada pemahaman dan manipulasi titik transformasi tertentu:
Laju pendinginan—dari suhu normalisasi hingga suhu kritis atas dan bawah—akan menentukan mikrostruktur baja yang dihasilkan pada suhu kamar.
Perlakuan panas mencakup berbagai proses, termasuk anil, pendinginan, dan temper. Dalam baja, daktilitas dan kekuatan memiliki hubungan terbalik. Perlakuan panas dapat meningkatkan keuletan dengan mengorbankan kekuatan, atau sebaliknya.
Spheroidizing terjadi ketika baja karbon dipanaskan sampai sekitar 1290 ° F selama 30 jam. Lapisan sementit dalam mikrostruktur perlit diubah menjadi spheroid, menghasilkan bentuk baja yang paling lembut dan paling ulet.
Baja karbon dianil dengan memanaskan terlebih dahulu sedikit di atas suhu kritis atas — mempertahankan suhu itu selama satu jam — kemudian didinginkan dengan kecepatan sekitar 36 ° F per jam. Proses ini menghasilkan struktur perlit kasar yang ulet tanpa tegangan internal.
Proses anil mengurangi stres pada baja karbon rendah yang dikerjakan dengan dingin (> 0,3% C). Baja dipanaskan hingga 1025–1292°F selama satu jam. Dislokasi dalam struktur mikro diperbaiki dengan pembentukan kembali kristal sebelum pendinginan.
Baja karbon tinggi pertama-tama dipanaskan di atas suhu kritis atas. Kemudian dipertahankan, didinginkan hingga suhu kritis yang lebih rendah, dan dipertahankan sekali lagi. Kemudian didinginkan secara bertahap hingga suhu kamar. Proses ini memastikan bahwa material mencapai suhu dan struktur mikro yang seragam sebelum langkah pendinginan berikutnya.
Baja karbon dipanaskan sampai suhu normalisasi selama satu jam. Pada titik ini, baja sepenuhnya memasuki fase austenit. Baja kemudian didinginkan dengan udara. Normalisasi menciptakan mikrostruktur perlit halus dengan kekuatan dan kekerasan tinggi.
Baja karbon sedang atau tinggi dipanaskan sampai suhu normalisasi, kemudian didinginkan (pendinginan cepat dengan perendaman dalam air, air garam, atau minyak) ke suhu kritis atas. Proses pendinginan menghasilkan struktur martensit—sangat keras, tetapi rapuh.
Perlakuan panas yang paling umum karena hasilnya dapat diprediksi secara akurat. Baja yang dipadamkan dipanaskan kembali ke suhu di bawah titik kritis yang lebih rendah, kemudian didinginkan. Suhu bervariasi sesuai dengan hasil yang diinginkan—dengan kisaran 298–401°F menjadi yang paling umum. Proses ini mengembalikan beberapa ketangguhan pada baja yang rapuh dengan membiarkan beberapa spheroidite terbentuk.
Sifat mekanis diukur sesuai dengan standar internasional seperti ASTM (American Society for Testing and Materials) atau SAE (Society of Automotive Engineers).
Kekerasan adalah kemampuan suatu bahan untuk menahan abrasi. Peningkatan kekerasan dapat dicapai dengan menaikkan kandungan karbon, dan dengan pendinginan yang mengarah pada pembentukan martensit.
Kekuatan logam adalah jumlah gaya yang diperlukan untuk mengubah bentuk suatu material. Menormalkan sepotong baja akan meningkatkan kekuatannya dengan menciptakan struktur mikro yang konsisten di seluruh material.
Daktilitas adalah kemampuan logam untuk berubah bentuk di bawah tegangan tarik. Baja cold-formed memiliki daktilitas yang rendah karena dislokasi pada struktur mikro. Proses anil akan meningkatkan ini dengan memungkinkan kristal untuk terbentuk kembali dan oleh karena itu menghilangkan beberapa dislokasi.
Ketangguhan adalah kemampuan untuk menahan tekanan tanpa putus. Baja yang dipadamkan dapat dibuat lebih keras dengan temper yang menambahkan spheroid ke struktur mikro.
Machinability adalah kemudahan baja dapat dibentuk dengan memotong, menggiling, atau mengebor. Machinability dipengaruhi terutama oleh kekerasan. Semakin keras bahannya, semakin sulit untuk dikerjakan.
Kemampuan las adalah kemampuan baja untuk dilas tanpa cacat. Hal ini terutama tergantung pada komposisi kimia dan perlakuan panas. Titik lebur, serta konduktivitas listrik dan panas, semuanya memiliki pengaruh pada kemampuan las suatu material.
Untuk informasi selengkapnya tentang sifat mekanik dan pengujian baja, lihat sifat dan produksi baja tuang.
Deskripsi kualitas diterapkan pada produk baja dalam kategori luas seperti kualitas pedagang, industri, atau struktural. Label ini menandai baja tertentu sebagai cocok untuk aplikasi dan proses fabrikasi tertentu, memungkinkan navigasi pasar dan pengambilan keputusan yang lebih cepat. Baja ditempatkan dalam kategori tertentu berdasarkan beberapa faktor yang berbeda:
Spesifikasi, seperti yang dikeluarkan oleh ASTM, AISI (American Iron and Steel Institute), dan SAE, menyediakan bahasa standar bagi para insinyur, perakit, dan konsumen untuk mengomunikasikan sifat-sifat baja. Grading seringkali sangat spesifik—termasuk semuanya mulai dari komposisi kimia, sifat fisik, perlakuan panas, proses fabrikasi, dan bentuk.
Sistem ASTM menggunakan huruf deskriptif diikuti dengan nomor urut. Misalnya, 'A' menunjukkan logam besi, dan '53' adalah nomor yang ditetapkan untuk baja karbon galvanis.
ASTM A53 akan memiliki properti berikut:
Sistem penomoran AISI/SAE menggunakan 4 digit angka untuk klasifikasi. Dua angka pertama menunjukkan jenis baja dan konsentrasi elemen paduan, dan dua angka terakhir menunjukkan konsentrasi karbon.
Misalnya, SAE 5130 menjelaskan baja yang mengandung 1% Kromium dan 0,30% Karbon. Awalan huruf digunakan sebagai pendeskripsi kualitas untuk kualitas pedagang.
Logam
Karakteristik dan komposisi logam untuk desain pengecoran Setiap logam padat yang dapat dicairkan dapat dicor. Pengecoran adalah pabrik yang melakukan pekerjaan pengecoran ini, mengembangkan keahlian dengan beberapa logam dan metode, dan merancang produk standar untuk memaksimalkan nilai dan efi
Dari pabrik baja ke pabrik, bagaimana kualitas stainless dibuat Kami telah memproduksi baja selama seribu tahun, tetapi baja tahan karat adalah pendatang baru. Ini ditemukan pada tahun 1913 oleh Harry Brearley, seorang ahli metalurgi Inggris. Kimiawan, insinyur, dan ilmuwan material telah berekspe
Kredit gambar:Shutterstock/CHIARI VFX Baja adalah istilah umum untuk keluarga besar paduan besi-karbon yang dapat ditempa, dalam rentang suhu tertentu, segera setelah pemadatan dari keadaan cair. Bahan baku utama yang digunakan dalam pembuatan baja adalah bijih besi, batu bara, dan batu kapur. Ba
Baja mati SKD11 adalah baja perkakas Jepang. Kekerasan perlakuan panas material:hrc58-60 SKD11 adalah sejenis baja perkakas karbon tinggi dan paduan kromium tinggi. Setelah perlakuan panas, ia memiliki kekerasan tinggi, grindability, hardenability yang kuat dan stabilitas dimensi yang baik. Kemampua
