Baja Paduan 20Cr2Ni4A: Properti dan Aplikasi

20Cr2Ni4A Alloy Steel is a versatile low-carbon, high-alloy case-hardening steel known for its excellent combination of surface hardness and core toughness after appropriate heat treatment. Understanding its technical characteristics is essential for leveraging its full potential in demanding applications.

1. 20Cr2Ni4A Alloy Steel Komposisi Kimia (GB/T 3077—1999)

Komposisi kimia khas (fraksi massa, %) untuk 20Cr2Ni4A adalah:

Elemen	Karbon (C)	Silikon (Si)	Mangan (Mn)	Kromium (Cr)	Nikel (Ni)	Fosfor (P)	Belerang (S)	Tembaga (Cu)
Minimal %	0.17	0.17	0.3	1.25	3.25	0	0	0
Maksimal %	0.23	0.37	0.6	1.65	3.65	0.025	0.025	0.3

Kandungan karbon yang rendah menunjukkan baja ini sebagai baja yang dapat dikeraskan. Kandungan kromium dan nikel yang tinggi meningkatkan kemampuan pengerasan, sehingga memungkinkan pengerasan yang efektif bahkan pada bagian yang lebih besar, sekaligus berkontribusi pada kekuatan dan ketangguhan.

2. 20Cr2Ni4A Alloy Steel Equivalents

20Cr2Ni4A ditentukan berdasarkan standar Cina GB/T 3077—1999Nilai internasional yang sebanding meliputi:

• AISI (Amerika Serikat):E3316
• DIN (Jerman):22NiCr14 (atau 1.5752)
• JIS (Jepang):SNCM420 (atau 20NC14)
• AFNOR (Prancis):20NCD7 (atau 659)
• BS (Inggris):659M15 (atau EN A15)
• GOST (Rusia):20Х2Н4А

Walaupun tingkatan ini serupa, mungkin terdapat sedikit variasi dalam rentang komposisi kimia yang ditentukan.

3. Sifat Fisik Utama dan Panduan Perlakuan Panas

3.1 Suhu Kritis

Memahami suhu transformasi kritis sangat penting untuk perlakuan panas yang efektif:

• Ac1:~705°C – 720°C
• Ac3:~775°C – 780°C
• MS:~305°C – 395°C (tergantung komposisi yang tepat)

(Catatan: Suhu Ar1 dan Ar3 yang terkait dengan transformasi pendinginan juga penting tetapi sering diturunkan atau ditentukan dalam protokol perlakuan panas terperinci).

3.2 20Cr2Ni4A Alloy Steel Perlakuan Panas

Untuk mencapai sifat yang diinginkan dalam 20Cr2Ni4A memerlukan kontrol perlakuan panas yang tepat:

• Penempaan:Panaskan hingga 1150°C – 1200°C. Tempa dimulai antara 1120°C – 1180°C, selesaikan di atas 850°C. Direkomendasikan untuk melakukan pendinginan lambat diikuti dengan pemanasan atau tempering.
• Anil:Panaskan hingga 810°C – 870°C, diikuti dengan pendinginan tungku. Ini mencapai kemampuan mesin yang optimal (≤217 HBW).
• Karburisasi:Biasanya dilakukan pada suhu austenitisasi (misalnya, 900°C – 950°C) untuk menyebarkan karbon ke permukaan. Kedalaman casing (0,2 mm hingga 1,5 mm) dan kandungan karbon permukaan (0,7% – 1,0%) bergantung pada aplikasinya. Karburisasi vakum juga merupakan pilihan.
• Pendinginan:Penting setelah proses karburisasi untuk mencapai kekerasan permukaan yang tinggi (martensit). Biasanya melibatkan pendinginan oli langsung dari suhu karburisasi atau setelah pemanasan ulang (misalnya, 860°C – 880°C atau 780°C – 860°C tergantung pada prosesnya).
• Tempering:Temperatur rendah (150°C – 200°C) setelah pendinginan sangat penting untuk menghilangkan tekanan dan mengurangi kerapuhan sekaligus mempertahankan kekerasan permukaan. Kontrol yang cermat diperlukan untuk menghindari kerapuhan temper.
• Perawatan Sub-zero (Opsional):Dapat diaplikasikan setelah pendinginan (-60°C hingga -80°C) untuk meminimalkan austenit yang tertahan dan lebih meningkatkan kekerasan permukaan sebelum tempering akhir.

4. 20Cr2Ni4A Alloy Steel Aplikasi

Baja 20Cr2Ni4A dipilih untuk komponen yang memerlukan ketahanan aus permukaan yang tinggi dikombinasikan dengan kekuatan dan ketangguhan inti yang sangat baik:

• Cetakan Plastik:Cocok untuk cetakan berukuran besar dan sedang, terutama yang memiliki rongga kompleks atau digunakan dengan plastik abrasif (misalnya, yang mengandung bahan pengisi). Kemampuan pengerasannya yang baik memastikan kekerasan yang cukup pada bagian yang lebih besar.
• Roda Gigi dan Poros:Ideal untuk roda gigi, pinion, cacing, poros engkol, dan poros spline yang berbeban berat pada aplikasi otomotif, lokomotif, dan permesinan umum.
• Bantalan:Digunakan untuk pembuatan bantalan rol besar yang tahan benturan (bantalan balap dan rol) untuk mesin berat (pabrik penggilingan, peralatan pertambangan).
• Komponen Karburasi Lainnya:Gandar, selongsong, kopling, spindel peralatan mesin, pin piston, dan sambungan universal yang mengalami beban berat dan tekanan benturan.

5. Pertimbangan Khusus untuk Pembuatan Cetakan

• Kemampuan bentuk:Dalam keadaan anil, baja memiliki plastisitas yang baik, yang memungkinkan pembentukan rongga secara dingin.
• Kedalaman Kasus:Cetakan untuk plastik abrasif umumnya memerlukan wadah karburasi yang lebih dalam (1,3-1,5 mm) dibandingkan dengan wadah untuk plastik yang lebih lunak (0,8-1,2 mm).
• Austenit yang tertahan:Temperatur tinggi sebelum pendinginan akhir dapat membantu mengurangi austenit yang tertahan.
• Kontrol Kualitas:Manajemen yang cermat selama produksi baja dan perlakuan panas diperlukan untuk mengurangi risiko seperti bintik putih dan kerapuhan temper.

6. Ringkasan

20Cr2Ni4A adalah baja paduan pengerasan casing berkinerja tinggi yang menawarkan kemampuan pengerasan superior dan keseimbangan yang sangat baik antara kekerasan permukaan dan ketangguhan inti. Baja ini merupakan pilihan utama untuk aplikasi yang menuntut dalam pencetakan plastik, roda gigi tugas berat, bantalan, dan komponen mekanis penting lainnya. Mencapai kinerja optimal bergantung pada perlakuan panas yang dikontrol secara tepat yang disesuaikan dengan persyaratan aplikasi tertentu.