Baja paduan

Baja paduan adalah baja yang menjadi paduan dengan berbagai elemen dalam jumlah total antara 1.0% dan 50% dari berat total yang bertujuan untuk meningkatkan sifat mekanik baja tersebut. Smith dan Hashemi menentukan perbedaan pada 4,0%, sementara Degarmo, et al., mendefinisikan pada 8.0%. yang paling umum, frase "baja paduan" mengacu pada baja paduan rendah. [butuh klarifikasi]
Tegasnya, setiap baja sudah merupakan paduan, tetapi tidak semua baja bisa disebut "baja paduan". Yang paling sederhana, baja adalah besi (Fe) dicampur dengan karbon (C) (sekitar 0,1% sampai 1%, tergantung pada jenis). Namun, istilah "baja paduan" adalah istilah standar yang mengacu pada baja dengan lain-lain unsur paduan yang ditambahkan dengan sengaja selain karbon. Paduan umum seperti mangan (yang paling umum), nikel, kromium, molibdenum, vanadium, silikon, dan boron. Paduan yang tidak umum termasuk aluminium, kobalt, tembaga, cerium, niobium, titanium, tungsten, timah, seng, timbal, dan zirkonium.
Terdapat berbagai sifat yang lebih baik dalam baja paduan (dibandingkan dengan baja karbon): kekuatan, kekerasan, ketangguhan, ketahanan aus, ketahanan korosi, kekerasan, dan kekerasan panas. Untuk mencapai beberapa peningkatan sifat logam ada yang memerlukan perlakuan panas.
Baja Paduan ini dapat ditemukan dalam penggunaan aplikasi yang eksotis dan spesifikasi tinggi, seperti pada sudu-sudu turbin dari mesin jet, pesawat ruang angkasa, dan dalam reaktor nuklir. Karena sifat feromagnetik dari besi, baja paduan ada yang dapat digunakan dalam aplikasi penting di mana respon mereka terhadap magnet yang sangat penting, termasuk dalam motor listrik dan transformator.
Baja paduan adalah kelas baja yang selain karbon, juga dicampur dengan unsur-unsur lain, mulai dari 1% berat hingga 50% berat, yang digunakan untuk meningkatkan berbagai sifat material. Unsur-unsur ini biasanya termasuk mangan, nikel, kromium, molibdenum, vanadium, silikon, dan boron. Elemen yang kurang umum termasuk aluminium, kobalt, tembaga, serium, niobium, titanium, tungsten, timah, seng, timbal, dan zirkonium.
Ada beberapa subkategori baja paduan. Ini termasuk:
Baja paduan rendah
Baja paduan rendah kekuatan tinggi (HSLA)
Baja paduan tinggi
Besi tahan karat
Baja paduan mikro
Baja berkekuatan tinggi canggih (AHSS)
Maraging baja
Baja perkakas
Baja paduan rendah umumnya mengandung kurang dari 8% berat elemen non-besi, sedangkan baja paduan tinggi mengandung lebih dari 8% berat elemen non-besi. Keduanya biasanya memiliki sifat mekanik yang unggul dibandingkan dengan baja karbon.
Baja paduan dapat mengandung berbagai macam elemen, yang masing-masing dapat meningkatkan berbagai sifat material, seperti ketahanan termal dan korosi mekanik. Elemen yang ditambahkan dalam jumlah rendah kurang dari sekitar 5% berat cenderung meningkatkan sifat mekanik, misalnya meningkatkan kemampuan mengeras dan kekuatan, sedangkan penambahan yang lebih besar hingga 20% berat meningkatkan ketahanan dan stabilitas korosi pada suhu tinggi atau rendah.
Efek penambahan berbagai elemen pada baja, bersama dengan jumlah tipikal dalam fraksi berat, diringkas dalam tabel di bawah ini.
| Elemen | Persentase | Fungsi utama |
| --- | --- | --- |
| Aluminium | 0.95–1.30 | Elemen paduan dalam baja nitriding |
| Bismuth | - | Meningkatkan kemampuan mesin |
| Boron | 0.001–0.003 | (Baja Boron) Agen pengerasan yang kuat |
| Chromium | 0.5–2 | Meningkatkan kemampuan mengeras |
| Chromium | 4–18 | Meningkatkan ketahanan korosi |
| Copper | 0.1–0.4 | Tahan korosi |
| Lead | - | Peningkatan kemampuan mesin |
| Manganese | 0.25–0.40 | Menggabungkan dengan belerang dan dengan fosfor untuk mengurangi kerapuhan. Juga membantu menghilangkan kelebihan oksigen dari baja cair. |
| Manganese | >1 | Meningkatkan hardenability dengan menurunkan titik transformasi dan menyebabkan transformasi menjadi lamban |
| Molybdenum | 0.2–5 | Karbida stabil ; menghambat pertumbuhan biji. Meningkatkan ketangguhan baja, sehingga membuat molibdenum menjadi logam paduan yang sangat berharga untuk membuat bagian pemotongan peralatan mesin dan juga bilah turbin mesin turbojet. Juga digunakan dalam motor roket. |
| Nickel | 2–5 | Penguat |
| Nickel | 12–20 | Meningkatkan ketahanan korosi |
| Silikon | 0.2–0.7 | Meningkatkan kekuatan |
| Silikon | 2.0 | Baja pegas |
| Silikon | Persentase yang lebih tinggi | Meningkatkan sifat magnetik |
| Sulfur | 0.08–0.15 | Free-machining properties |
| Titanium | - | Memperbaiki karbon dalam partikel inert; mengurangi kekerasan martensit pada baja kromium |
| Tungsten | - | Juga meningkatkan titik leleh. |
| Vanadium | 0.15 | karbida stabil; meningkatkan kekuatan sambil mempertahankan keuletan; mempromosikan struktur butir halus. Meningkatkan ketangguhan pada suhu tinggi |
Nilai grade yang paling umum digunakan:
Grade 4140 – Baja Kromium Molibdenum
Grade 4340 – Baja Nikel-Kromium-Molibdenum
Grade 6150 – Baja Kromium Vanadium
Grade 8620 – HSLA -Baja Nikel-Kromium-Molibdenum
Secara keseluruhan, dibandingkan dengan baja karbon, baja paduan dapat menunjukkan peningkatan kekuatan, keuletan, dan ketangguhan. Kerugiannya adalah bahwa baja paduan biasanya memiliki kemampuan mesin, kemampuan las, dan kemampuan bentuk yang lebih rendah.
Metode paduan dan pemrosesan untuk baja paduan tergantung pada hasil yang diinginkan. Kombinasi elemen yang diperlukan pertama-tama dilebur bersama dalam tungku pada suhu lebih dari 1600 °C selama 8 hingga 12 jam. Baja kemudian dianil pada suhu lebih dari 500 °C untuk menghilangkan kotoran dan mengubah sifat fisik dan kimia. Selanjutnya, kerak gilingan (campuran oksida besi), yang dihasilkan dari proses annealing, dihilangkan dari permukaan baja dengan asam fluorida sebelum mengulangi proses annealing dan descaling. Akhirnya, baja dilebur dan dipres untuk digulung dan dibentuk menjadi bentuk akhir.
Karena istilah baja paduan mencakup banyak jenis baja, area penerapannya luas. Baja paduan rendah digunakan dalam berbagai industri karena kekuatan ekstrim, kemampuan mesin, efektivitas biaya dan ketersediaan. Mereka ditemukan di kendaraan militer, peralatan konstruksi, kapal, jaringan pipa, platform pengeboran minyak, bejana tekan dan komponen struktural. Contohnya termasuk HY80 dan HY100.
Baja paduan tinggi bisa mahal untuk diproduksi dan sulit untuk diproses. Namun demikian, kekerasan, ketangguhan, dan ketahanan korosi yang unggul menjadikannya ideal untuk komponen struktural, aplikasi otomotif, pemrosesan kimia, dan peralatan pembangkit listrik. Contoh baja paduan tinggi termasuk nilai HE, HF, HH, HI, HK, dan HL.