Tinjauan Teknis Baja 440C

Tinjauan Teknis Baja 440C: Baja 440C adalah baja tahan karat martensit berkarbon tinggi dan berkromium tinggi dengan komposisi khas Karbon 0,95-1,20% dan Kromium 16,0-18,0%. Baja ini menghasilkan kekerasan tinggi, mencapai sekitar Rockwell C 60, sehingga mutu ini cocok untuk aplikasi yang membutuhkan ketahanan aus yang sangat baik, seperti perkakas makan dan bantalan bola. Baja ini memberikan ketahanan korosi yang baik.

1. Komposisi Kimia Baja 440C

Batasan komposisi kimia standar dirinci di bawah ini:

Komponen	%
Karbon (C)	0.95 – 1.20
Kromium (Cr)	16.0 – 18.0
Mangan (Mn)	1,00 maks
Silikon (Si)	1,00 maks
Molibdenum (Mo)	0,75 maks
Fosfor (P)	0,040 maks
Belerang (S)	0,030 maks

2. Sifat Mekanik Baja 440C:

• Baja ini mencapai kekerasan tinggi, biasanya 56-58 HRC setelah dianil, mencapai hingga 58 HRC setelah perlakuan panas.
• Pendinginan dari 1050°C dalam minyak menghasilkan 60 HRC. Perlakuan dingin berikutnya pada -75 °C selama 1 jam dapat meningkatkannya menjadi 61,5 HRC.
• Tempering mengurangi kekerasan: tempering 150°C menghasilkan 61 HRC; tempering 200°C menghasilkan 59 HRC.
• Menurut ASTM A 276-03, kekerasan maksimum untuk batang/bentuk 440B dan 440C yang dianil (kondisi A) dan melalui proses penyelesaian dingin adalah 285 HB.
• JIS G 4303:1998 menetapkan kekerasan minimum 56 HRC untuk SUS440B (HF) yang diproses panas (Q ≤ 75) dan 58 HRC untuk SUS440C dalam kondisi yang sama.

3. Sifat Fisik Baja 440C:

Properti fisik utama tercantum di sini:

Properti	Nilai
Perkiraan Suhu Kritis
Ac1 (awal pembentukan austenit pada pemanasan)	815-865°C
Ar1 (awal pembentukan ferit/karbida saat pendinginan)	765-665°C
Ms (awal pembentukan martensit)	145 derajat celcius
Konduktivitas Termal (pada 20°C)	29,3 W/m·K)
Koefisien Ekspansi Linier (20 hingga 100°C)	10,5 mikron/m·K
Koefisien Ekspansi Linier (20 hingga 200°C)	10,5 mikron/m·K
Koefisien Ekspansi Linier (20 hingga 300°C)	10,5 mikron/m·K
Koefisien Ekspansi Linier (20 hingga 500°C)	11,7 mikron/m·K

4. Aplikasi

• Peralatan makan: Kekerasan tinggi memungkinkan ketajaman yang tahan lama, sementara ketahanan terhadap korosi memungkinkan makanan dan pencucian. Oleh karena itu, hal ini umum untuk bilah pisau berkualitas tinggi.
• Bantalan: Kekerasannya yang tinggi dan ketahanan aus membuatnya cocok untuk bantalan bola dan komponen, terutama yang juga memerlukan ketahanan korosi. Baja bantalan ini ditetapkan sebagai baja bantalan yang tahan aus dan korosi.
• Instrumen Bedah dan Gigi: Kombinasi kekerasan tinggi (retensi ujung), ketahanan aus (umur panjang), dan ketahanan korosi yang baik (tahan terhadap sterilisasi/cairan tubuh) membuat 440C cocok untuk instrumen bedah dan gigi.
• Komponen Katup: Ketahanan korosi 440C terhadap berbagai media dan ketahanan aus terhadap aliran fluida mendukung penggunaannya pada nosel dan bagian katup.
• Cetakan Plastik: Kekuatan tinggi, kekerasan, dan ketahanan terhadap korosi menjadikan 440C pilihan umum untuk cetakan plastik.
• Aplikasi Kelautan: Tingkat kromium yang tinggi memberikan ketahanan korosi yang cukup untuk digunakan di atmosfer laut atau lingkungan air laut, meskipun ada keterbatasan.
• Aplikasi yang Memerlukan Ketahanan Aus Tinggi: Secara umum, kandungan karbon tinggi membuat 440C menjadi pilihan baja tahan karat yang lebih disukai di mana ketahanan aus yang lebih tinggi menjadi hal yang utama.
• Komponen untuk Lingkungan Korosif: AISI 440C digunakan secara luas di mana ketahanan korosi menjadi pertimbangan utama.

5. Perlakuan Panas

Proses perlakuan panas yang direkomendasikan untuk baja 440C:

5.1 Penempaan

Kualitas karbon tinggi pasca-penempaan seperti 440C memerlukan pendinginan yang lambat dan hati-hati untuk mencegah keretakan. Siklus pendinginan terputus-putus dapat digunakan: pendinginan udara hingga 150-250°C, pemanasan ulang hingga ~650°C, lalu pendinginan terakhir. Ini meminimalkan pembentukan karbida batas butir yang berlebihan.

5.2 Austenitisasi

Panaskan hingga suhu yang sesuai, biasanya 1038-1040°C (1900°F), untuk mengubah struktur mikro menjadi austenit dan mencapai kekerasan/ketahanan korosi yang optimal. Tahan pada suhu tersebut untuk memastikan pelarutan karbida yang memadai.

5.3 Pendinginan

Pendinginan cepat setelah austenitisasi membentuk martensit. Pendinginan dengan oli atau udara merupakan metode standar, tergantung pada ukuran penampang dan laju pendinginan yang diinginkan.

5.4 Temperatur

Martensit yang dipadamkan memerlukan tempering untuk mengurangi kerapuhan dan meningkatkan ketangguhan sambil mempertahankan suhu yang cukup. Untuk 440C, tempering antara 200°C dan 350°C (sekitar 400°F hingga 660°F). Suhu tertentu menentukan keseimbangan kekerasan/ketangguhan akhir.

5.5 Tempering pada suhu 204°C (400°F) setelah austenitisasi dan pendinginan oli merupakan praktik standar untuk mengoptimalkan kekerasan dan ketahanan terhadap korosi.

• Tempering antara 400°C dan 600°C umumnya dihindari karena dapat menimbulkan sensitisasi (pengendapan karbida kromium yang lebih kasar) dan mengurangi ketahanan terhadap korosi.
• Penghilangan Tekanan: Untuk mengurangi tekanan internal, lakukan penghilangan tekanan setelah penempaan atau pemesinan berat. Untuk material yang dikeraskan, penghilangan tekanan sedikit lebih rendah (14 hingga 28°C atau 25 hingga 50°F) daripada suhu tempering terakhir.

6. Ketahanan Korosi Baja 440C

6.1 Pembentukan Karbida & Deplesi Kromium:

Pembentukan karbida eutektik kasar (selama pemadatan dan perlakuan panas) mengikat kromium dalam jumlah besar, sehingga mengurangi kromium 'bebas' yang tersedia dalam matriks martensit untuk lapisan pasif pelindung. Hal ini memengaruhi ketahanan korosi secara keseluruhan dibandingkan dengan baja tahan karat karbon rendah.

6.2 Perbandingan dengan Mutu Martensit Lainnya:

Dibandingkan dengan mutu seperti 420, 440C menawarkan ketahanan aus yang lebih tinggi (karena lebih banyak karbida) tetapi berpotensi memiliki ketahanan korosi yang sedikit lebih rendah di beberapa lingkungan karena penipisan kromium. Namun, mutu ini masih dianggap memiliki ketahanan korosi yang baik.

6.3 Pengaruh Perlakuan Panas: Perlakuan panas yang tepat sangat penting.

• Austenitisasi bertujuan untuk melarutkan karbida dan memaksimalkan kromium dalam larutan, meskipun berdasarkan kandungan karbon, karbida yang tidak larut akan tetap ada.
• Temperatur yang lebih rendah (200°C-350°C) direkomendasikan untuk menyeimbangkan kekerasan dan ketahanan terhadap korosi.
• Hindari tempering antara 400°C-600°C, karena ini menyebabkan sensitisasi (presipitasi kromium karbida yang lebih kasar) dan mengganggu ketahanan terhadap korosi.

6.4 Kinerja dalam Lingkungan Tertentu:

• Pasivasi 440C tidak menunjukkan karat pada uji perendaman air keran.
• Baja konvensional 440C dapat berkarat dalam uji perendaman larutan NaCl 3.5%, tidak seperti beberapa baja paduan nitrogen yang lebih baru.
• Secara umum, untuk mencapai ketahanan korosi yang baik melalui pengerasan baja, diperlukan setidaknya 10-11% kromium 'bebas' dalam matriks setelah perlakuan panas. Baja karbon tinggi seperti 440C memerlukan kromium berlebih dalam paduan awal untuk memenuhinya.

6.5 Konteks Aplikasi

Meskipun memiliki efek karbon, 440C digunakan secara luas di tempat-tempat yang membutuhkan kekerasan tinggi, ketahanan aus, dan ketahanan korosi yang wajar (misalnya, perkakas makan, bantalan). Namun, dibandingkan dengan mutu baja tahan karat atau paduan khusus lainnya, baja ini mungkin bukan pilihan optimal untuk lingkungan yang sangat korosif (misalnya, paparan air garam yang konstan).

Pertanyaan Umum

1. Apakah 440C baja Jepang?

Tidak, 440C adalah sebutan Amerika (AISI/ASTM).

2. Adalah D2 atau 440C lebih baik?

• Pilih D2 untuk ketahanan aus abrasif maksimum saat korosi ringan atau lingkungan sedang (misalnya, perkakas kerja dingin, cetakan jangka panjang). D2 menawarkan ketahanan aus dan stabilitas dimensi yang unggul untuk aplikasi semacam itu.
• Pilih 440C untuk keseimbangan ketahanan aus yang baik dan ketahanan korosi yang signifikan (misalnya, cetakan, peralatan makan, dan bantalan di lingkungan lembab atau lingkungan kimia ringan).

3. Apakah baja 440C bagus untuk pisau?

Ya, kombinasi antara kekerasan, ketahanan aus, dan ketahanan korosi membuat 440C menjadi material yang sangat cocok dan populer untuk banyak pisau.