Apa itu baja?
Baja adalah istilah luas untuk paduan besi dan karbon.Kandungan karbon (0,05% - 2% berat) dan penambahan elemen lain menentukan paduan spesifik baja dan sifat materialnya.Unsur paduan lainnya termasuk mangan, silikon, fosfor, belerang dan oksigen.Karbon meningkatkan kekerasan dan kekuatan baja, sementara elemen lain dapat ditambahkan untuk meningkatkan ketahanan korosi atau kemampuan mesin.Kandungan mangan juga umumnya tinggi (setidaknya 0,30% hingga 1,5%) untuk mengurangi kerapuhan baja dan meningkatkan kekuatannya.
Kekuatan dan kekerasan baja adalah salah satu sifat yang paling populer.Merekalah yang membuat baja cocok untuk aplikasi konstruksi dan transportasi karena bahan ini dapat digunakan untuk waktu yang lama di bawah beban berat dan berulang.Beberapa paduan baja, yaitu varietas baja tahan karat, tahan korosi, yang menjadikannya pilihan terbaik untuk suku cadang yang bekerja di lingkungan ekstrem.
Namun, kekuatan dan kekerasan ini juga akan memperpanjang waktu pemesinan dan meningkatkan keausan pahat.Baja adalah material dengan kepadatan tinggi, yang membuatnya terlalu berat dalam beberapa aplikasi.Namun, baja memiliki rasio kekuatan terhadap berat yang tinggi, itulah sebabnya baja merupakan salah satu logam yang paling umum digunakan dalam pembuatan.
Jenis baja
Mari kita bicara tentang banyak jenis baja.Sebagai baja, karbon harus ditambahkan ke besi.Namun, kandungan karbonnya akan berbeda, sehingga menghasilkan perubahan besar pada performanya.Baja karbon umumnya mengacu pada baja selain baja tahan karat dan diidentifikasi dengan kelas baja 4 digit.Secara lebih luas, itu adalah baja karbon rendah, baja karbon sedang atau baja karbon tinggi.
Baja karbon rendah: kandungan karbon kurang dari 0,30% (berdasarkan berat)
Baja karbon sedang: kandungan karbon 0,3 – 0,5%
Baja karbon tinggi: 0,6% ke atas
Elemen paduan utama baja diwakili oleh digit pertama dari kelas empat digit.Misalnya, baja 1xxx apa pun, seperti 1018, akan menggunakan karbon sebagai elemen paduan utama.Baja 1018 mengandung 0,14 – 0,20% karbon dan sejumlah kecil fosfor, belerang dan mangan.Paduan universal ini biasanya digunakan untuk mesin gasket, poros, roda gigi dan pin.
Baja karbon yang mudah diproses difosfat ulang dan difosfat ulang untuk memecah chip menjadi potongan-potongan yang lebih kecil.Ini mencegah chip panjang atau besar terjerat dengan alat selama pemotongan.Baja yang mudah dikerjakan dapat mempercepat waktu pemrosesan, tetapi dapat mengurangi keuletan dan ketahanan benturan.
besi tahan karat
Baja tahan karat mengandung karbon, tetapi juga mengandung sekitar 11% kromium, yang meningkatkan ketahanan korosi material.Lebih banyak kromium berarti lebih sedikit karat!Penambahan nikel juga dapat meningkatkan ketahanan karat dan kekuatan tarik.Selain itu, baja tahan karat memiliki ketahanan panas yang baik dan cocok untuk dirgantara dan aplikasi lain di lingkungan ekstrem.
Menurut struktur kristal logam, baja tahan karat dapat dibagi menjadi lima jenis.Kelima jenis tersebut adalah austenit, ferit, martensit, dupleks, dan pengerasan presipitasi.Nilai baja tahan karat diidentifikasi dengan tiga digit, bukan empat digit.Angka pertama mewakili struktur kristal dan elemen paduan utama.
Misalnya, baja tahan karat seri 300 adalah paduan nikel kromium austenitik.304 stainless steel adalah grade yang paling umum, juga dikenal sebagai 18/8, karena memiliki 18% kromium dan 8% nikel.Baja tahan karat 303 adalah versi pemesinan gratis dari baja tahan karat 304.Penambahan belerang mengurangi ketahanan korosinya, sehingga baja tahan karat tipe 303 lebih mudah berkarat daripada baja tahan karat tipe 304.
Stainless steel dapat digunakan di berbagai industri.Baja tahan karat tipe 316 dapat digunakan untuk komponen katup pada peralatan medis seperti mesin dan saluran pipa setelah diproses dengan benar.Baja tahan karat 316 juga digunakan untuk memproses mur dan baut, banyak di antaranya digunakan dalam industri dirgantara dan otomotif.303 stainless steel digunakan untuk roda gigi, poros dan bagian lain yang diperlukan untuk pesawat terbang dan mobil.
baja alat pahat
Baja perkakas digunakan untuk membuat perkakas untuk berbagai proses manufaktur, termasuk die casting, injection molding, stamping dan cutting.Ada banyak paduan baja perkakas yang tersedia untuk aplikasi yang berbeda, tetapi semuanya dikenal karena kekerasannya.Masing-masing dari mereka dapat menahan keausan beberapa kegunaan (cetakan baja yang digunakan untuk cetakan injeksi dapat menahan jutaan kali atau lebih bahan) dan memiliki ketahanan suhu tinggi.
Aplikasi umum dari baja perkakas adalah cetakan injeksi, yang diproses oleh baja yang diperkeras CNC untuk menghasilkan suku cadang produksi dengan kualitas terbaik.Baja H13 biasanya dipilih karena kinerja kelelahan termal yang baik - kekuatan dan kekerasannya dapat menahan paparan jangka panjang terhadap suhu ekstrem.Cetakan H13 sangat cocok untuk bahan cetakan injeksi canggih dengan suhu leleh tinggi, karena memberikan masa pakai cetakan yang lebih lama daripada baja lainnya – 500000 hingga 1 juta kali.Pada saat yang sama, S136 adalah baja tahan karat, dan umur cetakan melebihi satu juta kali.Bahan ini dapat dipoles ke tingkat tertinggi dan digunakan untuk aplikasi khusus suku cadang yang membutuhkan kejernihan optik tinggi.
Perawatan baja
Beberapa sifat baja yang paling berguna berasal dari langkah pemrosesan dan pemesinan tambahan.Metode ini dapat dilakukan sebelum diproses untuk mengubah sifat baja dan membuat baja lebih mudah diproses.Harap diingat bahwa bahan pengerasan sebelum pemesinan akan memperpanjang waktu pemesinan dan meningkatkan keausan pahat, tetapi baja dapat diproses setelah pemesinan untuk meningkatkan kekuatan atau kekerasan produk jadi.Artinya, penting untuk mengantisipasi perawatan terencana yang perlu Anda terapkan untuk mencapai sifat yang diperlukan untuk suku cadang Anda.
perawatan panas
Perlakuan panas mengacu pada beberapa proses berbeda yang melibatkan manipulasi suhu baja untuk mengubah sifat materialnya.Contohnya adalah annealing, yang digunakan untuk mengurangi kekerasan dan meningkatkan daktilitas, membuat baja lebih mudah diproses.Proses anil perlahan memanaskan baja ke suhu yang diinginkan dan menahannya untuk jangka waktu tertentu.Waktu dan suhu yang dibutuhkan tergantung pada paduan spesifik dan menurun dengan meningkatnya kandungan karbon.Akhirnya, logam didinginkan secara perlahan di dalam tungku atau dikelilingi oleh bahan isolasi.
Normalisasi perlakuan panas dapat menghilangkan tekanan internal pada baja sambil mempertahankan kekuatan dan kekerasan yang lebih tinggi daripada baja anil.Selama normalisasi, baja dipanaskan sampai suhu tinggi dan kemudian didinginkan dengan udara untuk mendapatkan kekerasan yang lebih tinggi.
Baja yang dipadamkan adalah proses perlakuan panas lainnya.Anda dapat menebaknya, itu mengeraskan baja.Ini juga meningkatkan kekuatan, tetapi juga membuat material lebih rapuh.Proses pengerasan terdiri dari memanaskan baja secara perlahan, merendamnya pada suhu tinggi, dan kemudian dengan cepat mendinginkan baja dalam air, minyak atau larutan garam.
Akhirnya, proses perlakuan panas temper diadopsi untuk mengurangi kerapuhan baja yang dipadamkan.Baja temper hampir identik dengan normalisasi: panaskan perlahan ke suhu yang dipilih, lalu dinginkan baja dengan udara.Perbedaannya adalah bahwa suhu temper lebih rendah dari proses lain, yang mengurangi kerapuhan dan kekerasan baja temper.
Pengerasan presipitasi
Pengerasan presipitasi meningkatkan kekuatan luluh baja.Beberapa grade baja tahan karat mungkin mengandung nilai pH dalam namanya, yang berarti bahwa mereka memiliki karakteristik pengerasan presipitasi.Perbedaan utama antara baja pengerasan presipitasi adalah bahwa mereka mengandung elemen tambahan: tembaga, aluminium, fosfor atau titanium.Ada banyak paduan yang berbeda.Untuk mengaktifkan properti pengerasan presipitasi, baja dibentuk menjadi bentuk akhir dan kemudian mengalami perlakuan pengerasan usia.Proses penuaan pengerasan memanaskan material untuk waktu yang lama untuk mengendapkan elemen yang ditambahkan dan membentuk partikel padat dengan ukuran berbeda, sehingga meningkatkan kekuatan material.
17-4PH (juga dikenal sebagai baja 630) adalah contoh umum dari nilai pengerasan presipitasi baja tahan karat.Paduan tersebut mengandung 17% kromium dan 4% nikel, dan 4% tembaga, yang berkontribusi pada pengerasan presipitasi.Karena peningkatan kekerasan, kekuatan, dan ketahanan korosi yang tinggi, 17-4PH digunakan untuk platform HELIDECK, bilah turbin, dan drum limbah nuklir.
Kerja dingin
Sifat-sifat baja juga dapat diubah tanpa menerapkan sejumlah besar panas.Misalnya, baja pengerjaan dingin dibuat lebih kuat dengan proses pengerasan kerja.Pengerasan kerja terjadi ketika logam mengalami deformasi plastis.Ini dapat dicapai dengan memalu, menggulung atau menggambar logam.Selama pemesinan, jika pahat atau benda kerja terlalu panas, pengerasan kerja juga dapat terjadi secara tidak sengaja.Pengerjaan dingin juga dapat meningkatkan kemampuan mesin baja.Baja karbon rendah sangat cocok untuk pengerjaan dingin.
Tindakan pencegahan untuk desain struktur baja
Saat mendesain bagian baja, penting untuk mengingat karakteristik unik material.Membuatnya sesuai dengan karakteristik aplikasi Anda mungkin memerlukan pertimbangan desain manufaktur (DFM) tambahan.
Karena kekerasan material, dibutuhkan waktu lebih lama untuk memproses baja dibandingkan material lain yang lebih lunak seperti aluminium atau kuningan.Anda perlu menggunakan pengaturan alat berat yang benar untuk mengoptimalkan kualitas pemesinan dan meminimalkan keausan pahat.Sebenarnya, ini berarti kecepatan spindel dan kecepatan umpan yang lebih lambat untuk melindungi komponen dan cetakan Anda.
Bahkan jika Anda tidak melakukan pemrosesan itu sendiri, Anda tetap harus mengevaluasi jenis baja yang cocok untuk proyek Anda, tidak hanya kekerasan dan kekuatannya, tetapi juga perbedaan dalam kemampuan mesinnya.Misalnya, waktu pemrosesan baja tahan karat sekitar dua kali lipat dari baja karbon.Saat memutuskan grade yang berbeda, Anda juga harus mempertimbangkan properti mana yang menjadi prioritas tertinggi dan paduan baja mana yang mudah diperoleh.Nilai yang umum digunakan, seperti baja tahan karat 304 atau 316, memiliki rentang ukuran stok yang lebih luas untuk dipilih dan membutuhkan lebih sedikit waktu untuk menemukan dan membeli.