Baja perkakas kerja dingin paduan – karakteristik dan tingkatan
Baja perkakas paduan kerja dingin, berkat komposisi kimianya (Cr – kromium, W – tungsten, Mo – molibdenum, V – vanadium), memiliki kemampuan pengerasan yang tinggi dan juga meningkatkan ketahanannya terhadap torsi, tekukan, dan abrasi. Secara khusus, jenis baja yang mengandung sekitar 2% karbon (C) dan 12% kromium (Cr) dicirikan oleh ketahanan abrasi yang sangat tinggi . Baja dengan kandungan karbon 0,40–0,55% digunakan untuk produksi perkakas yang beroperasi di bawah beban dinamis. Baja dengan kandungan karbon 0,75–2,10% digunakan untuk produksi alat potong tertentu, rol, dll.
Baja perkakas paduan untuk pengerjaan dingin – tujuan dan aplikasinya
Baja paduan untuk pengerjaan dingin merupakan kelompok baja perkakas yang paling banyak dan beragam, mencakup beberapa ratus jenis yang digunakan dan diproduksi di berbagai negara. Tergantung pada aplikasi tipikalnya, kandungan karbonnya bervariasi dalam batas yang sangat luas; pada baja perkakas, kandungan karbonnya adalah:
— dengan ketahanan abrasi yang sangat tinggi 1,3÷2,5% C
— memotong memotong 1,0÷1,3% C
— untuk pengerjaan plastik dingin 0,8÷1,1% C
— tahan benturan 0,4÷06% C
— untuk pemrosesan plastik 0,1÷0,4%
Karena kemampuan pengerasannya yang rendah, baja perkakas karbon hanya dapat digunakan untuk perkakas pengerjaan dingin dengan penampang kecil dan beban rendah, misalnya, grade N9E dan N10E. Penambahan unsur paduan secara signifikan memperluas jangkauan aplikasi untuk baja perkakas pengerjaan dingin. Baja ini tidak memanas di atas 200 ° C selama pengoperasian, sehingga meningkatkan sifat fungsional yang khas dari kelompok baja ini: ketahanan abrasi, keuletan dan kekuatan benturan, ketahanan terhadap deformasi dan pembengkokan, serta kemampuan pengerasan.
Unsur utama yang menentukan sifat sebagian besar baja dalam kelompok ini adalah karbon dan kromium , yang kandungannya bervariasi dalam batas yang sangat luas.
Penambahan molibdenum dan tungsten juga penting, meskipun efeknya yang sangat berharga (meningkatkan kekuatan panas) sama sekali tidak dimanfaatkan dalam kelompok ini. Namun, dengan menunda proses temper, unsur-unsur ini memungkinkan penggunaan suhu temper yang lebih tinggi dan mengurangi tegangan. Terakhir, vanadium ditambahkan ke banyak jenis baja, dan mangan, nikel, serta silikon ditambahkan ke beberapa jenis baja untuk mencapai ukuran butir yang lebih halus, meningkatkan kemampuan pengerasan, keuletan, atau ketahanan terhadap temper.
Proses pengembangan baja paduan untuk pengerjaan dingin, pengoptimalan komposisi kimia dan aplikasinya, belum selesai; rentangnya di masing-masing negara menunjukkan perbedaan yang signifikan. Perbedaan ini terutama terlihat ketika membandingkan baja yang diproduksi di negara-negara Eropa dan Amerika Serikat, di mana terdapat kecenderungan penggunaan yang lebih luas dari jenis baja dengan kandungan unsur paduan yang lebih tinggi (sejumlah besar baja mengandung sekitar 5% dan 12% Cr, serta penambahan vanadium yang sangat tinggi: 4-5% V).
Terdapat pula tren untuk menghilangkan nikel dan mengganti tungsten dengan molibdenum guna mengurangi biaya produksi baja dan meningkatkan kemampuan pengerasan. Selain jenis baja tradisional yang umumnya termasuk dalam standar, jenis baja lain terkadang digunakan untuk perkakas pengerjaan dingin, seperti baja kecepatan tinggi, baja martensit karbon rendah , dan bahkan baja tahan korosi.
Baja menurut PN dibagi menjadi 4 kelompok.
Baja perkakas kerja dingin paduan digunakan untuk menghasilkan perkakas yang mungkin memanas selama pengoperasian, tetapi memproses material pada suhu sekitar.
Ini termasuk keran, cetakan, reamer, gergaji, dan alat-alat lain yang hanya sedikit memanas selama pengoperasian, serta alat pembentuk dingin, pahat, palu pneumatik, dll., serta cetakan kerja dingin, pengukur, dan alat ukur. Meskipun tidak ada pembagian resmi yang digunakan, alat-alat ini dapat dibagi menjadi empat kelompok berikut:
Saya — spesies: NCV1, NW1 dan lainnya
II — spesies: NC4, NC6, NC4S, NCMS, NWC, NMV
III — tingkatan kelas: NC10, NC11, dst.
IV — spesies: NZ2, NZ3, NPW dll.
Kelompok pertama
Termasuk jenis baja dengan daya pengerasan relatif rendah, yang dirancang untuk pengerasan dalam air, dan digunakan untuk alat pemotong pada kecepatan rendah.
Kelompok kedua
Ini termasuk jenis baja dengan kemampuan pengerasan yang jauh lebih tinggi, yang dirancang untuk pendinginan oli. Baja ini juga digunakan untuk membuat alat potong (dengan kecepatan potong terbatas) dan, karena perubahan dimensi yang kecil setelah pengerasan, alat-alat lain seperti cetakan, matriks, dan alat ukur.
Ke kelompok ketiga
Baja dengan kandungan karbon dan kromium tinggi termasuk di dalamnya. Baja ini memiliki kemampuan pengerasan dan ketahanan abrasi yang sangat tinggi. Baja ini digunakan untuk cetakan pemotong, cetakan pengerjaan dingin, alat ukur, dan lain sebagainya.
Baja kelompok keempat
Baja ini memiliki kandungan karbon yang lebih rendah daripada baja pada tiga kelompok sebelumnya. Baja ini tahan terhadap guncangan dan benturan berulang. Baja ini digunakan untuk perkakas palu pneumatik (pahat, paku keling), pisau pemotong, pelubang, dll. Baja ini juga digunakan untuk perkakas kerja panas.
Lingkungan yang agresif
Karena tujuan penggunaannya, baja perkakas kerja dingin paduan tidak dirancang untuk digunakan di lingkungan yang lebih agresif dan korosif.
Perlu diperhatikan bahwa selama pengangkutan dan penyimpanan produk yang terbuat dari baja ini, produk tersebut mungkin terpapar atmosfer dengan berbagai tingkat kelembaban dengan kemungkinan campuran gas industri seperti SO2 , H2S , CO2 , dll. Selain itu, alat itu sendiri mungkin sering bersentuhan dengan lingkungan emulsi minyak-air yang menimbulkan risiko korosi yang tinggi.
Komposisi kimia baja ini dipilih terutama untuk memastikan sifat teknologi yang sesuai, oleh karena itu sejumlah kecil komponen paduan yang ditambahkan ke dalamnya tidak memberikan peningkatan ketahanan terhadap korosi atmosfer.
Hanya baja perkakas paduan yang mengandung 11—13% Cr (NC10, NC11, NC11LV dan NCWV) yang dapat menunjukkan ketahanan korosi yang baik di lingkungan yang disebutkan di atas, semakin tinggi ketahanan korosi, semakin baik kondisi permukaan perkakas tersebut.
Perkakas yang dipoles dapat digunakan tanpa perlindungan korosi khusus. Perbedaan kecil dalam ketahanan korosi atmosfer dapat terjadi antara berbagai jenis baja perkakas yang mengandung maksimal 1,6% Cr, karena komposisi kimianya yang berbeda. Namun, perbedaan ini sangat kecil sehingga tidak ada satu pun jenis baja tersebut yang dapat dibedakan sebagai baja dengan ketahanan korosi yang lebih baik.
Pengelasan baja perkakas paduan
Karena komposisi kimia dari masing-masing jenisnya, baja perkakas kerja dingin paduan termasuk di antara material dengan kemampuan pengelasan yang sangat terbatas. Penggabungan dengan jenis baja lain hanya tepat dalam kasus-kasus luar biasa, seperti selama perbaikan.
Namun, pengelasan membutuhkan penggunaan teknologi khusus. Pemilihan metode pengelasan, bentuk sambungan, logam pengisi, dan perlakuan panas sebelum dan sesudah pengelasan harus ditentukan berdasarkan jenis material yang disambung, ketebalannya, sifat sambungan yang dibutuhkan, dan kondisi operasinya. Hasil las, terutama setelah perlakuan panas, akan memiliki sifat yang berbeda dari material yang disambung.
Pelapisan keras
Permukaan perkakas yang terpapar abrasi selama pengoperasian dapat dilapisi dengan lapisan keras, dan lapisan keras dapat digunakan baik dalam produksi perkakas baru maupun dalam regenerasi perkakas yang aus.
Metode pelapisan permukaan, metode persiapan permukaan untuk pelapisan, jenis logam pengisi, dan perlakuan panas baik sebelum, selama, atau setelah pelapisan permukaan harus ditentukan tergantung pada jenis material yang akan dilapisi permukaannya dan kondisinya, sifat pengoperasian alat, serta lokasi dan bentuk pelapisan permukaan.
Karena endapan las memiliki komposisi kimia yang berbeda dari material yang dilas, hal ini harus diperhitungkan saat melakukan perlakuan panas pada perkakas yang dilas. Terutama, saat memilih suhu perlakuan panas, penting untuk mempertimbangkan dampaknya terhadap sifat-sifat material yang dilas.
Pengelasan resistansi listrik atau pengelasan gesekan dapat digunakan untuk menyambung berbagai jenis baja. Namun, perlu untuk memilih kondisi pengelasan yang tepat dan perlakuan panas sebelum dan sesudah pengelasan. Metode pengelasan kilat resistansi atau pengelasan gesekan digunakan untuk menyambung batang. Sambungan las memiliki sifat yang mirip dengan bahan yang disambung dan dapat dikenai perlakuan termal yang sama seperti bahan yang disambung.
Penyambungan baja paduan
Selain itu, dimungkinkan juga untuk menggabungkan berbagai jenis baja, terutama baja perkakas kerja dingin paduan dengan baja karbon, yang terutama digunakan dalam produksi perkakas bertangkai, misalnya bor, reamer, tap, pemotong penggilingan, dll., di mana bagian pegangannya terbuat dari baja karbon dan bagian kerjanya terbuat dari baja perkakas.
Baja dengan kandungan kromium kurang dari 1,5% dapat dipotong menggunakan pemotongan oksiasetilen atau plasma. Baja dengan kandungan kromium lebih tinggi hanya dapat dipotong menggunakan pemotongan plasma. Sebelum pemotongan, bagian-bagian tersebut harus dipanaskan terlebih dahulu, dengan suhu yang bergantung pada jenis material yang dipotong dan ketebalannya.
Dalam penamaan mutu, huruf N menunjukkan baja perkakas kerja dingin , di urutan kedua (seperti pada baja kerja panas) terdapat huruf atau kelompok huruf yang menunjukkan komponen paduan atau kelompok komponen:
M – mangan
S – Silikon
C – Krom
N – Nikel
L – Molibdenum
V – Vanadium
W – Tungsten
K – Kobalt
P – Nikel + Kromium + Tungsten
Z – Tungsten + Vanadium + Silikon + Kromium
B – Bor
Bagian ketiga adalah angka (di tengah atau di akhir penunjukan kelas) yang mengklasifikasikan baja berdasarkan perbedaan kuantitasnya.
Unsur paduan dan karbon, atau seperti pada baja dengan unsur paduan yang sama, membedakan tingkatan-tingkatan ini, misalnya NC6-NC10, NZ2-NZ3.
Sebagai contoh, tanda baja NPW – ini adalah baja perkakas kerja dingin yang mengandung kromium, nikel, vanadium, dan tungsten.
Baja kerja dingin menurut PN
NC6 – baja krom vanadium
NPW – baja nikel-kromium-tungsten-vanadium
NCMS – baja krom mangan silikon
NWC – tungsten-kromium-mangan
NZ3 – baja tungsten-kromium-silikon-vanadium
NMV – baja mangan-vanadium
NC11LV – baja krom-molibdenum-vanadium
Baja perkakas lainnya
baja perkakas paduan kerja panas
baja perkakas paduan untuk pengerjaan dingin
baja perkakas karbon
baja kecepatan tinggi