Tinjauan Teknis Baja 52100

Tinjauan Teknis Baja 52100: 52100 adalah baja paduan rendah yang dikenal sebagai standar klasik untuk aplikasi bantalan gelinding. Karena kandungan karbon dan penambahan kromiumnya yang tinggi, karakteristik kinerjanya, khususnya kekerasan, ketahanan aus, dan kekuatan lelah, menjadi tolok ukur untuk mengevaluasi baja bantalan lainnya. Hal ini menunjukkan keandalannya yang telah terbukti dalam komponen industri yang menuntut.

1. Komposisi Kimia Baja 52100

• Karbon (C):98 – 1.10%
• Kromium (Cr):30 – 1,60%
• Mangan (Mn): 25 – 0,50%
• Silikon (Si):15 – 0,35%

Jumlah jejak Fosfor (P) dan Sulfur (S) dijaga pada tingkat minimum sesuai dengan praktik pembuatan baja standar. Perlu dicatat bahwa persentase pastinya dapat sedikit berbeda berdasarkan standar tertentu (misalnya, ASTM A295, AMS 6490/6491).

2. Perlakuan Panas Baja 52100 dan Properti yang Dihasilkan

Mencapai sifat optimal baja 52100 sangat bergantung pada prosedur perlakuan panas yang benar.

2.1 Perlakuan Panas

1. Austenitisasi (Perlakuan Larutan):Panaskan hingga sekitar 850°C (1560°F).
2. Pendinginan: Biasanya dilakukan dalam minyak.
3. Tempering: Dilakukan dalam kisaran 180-250°C (355-480°F), tergantung pada kekerasan target dan keseimbangan ketangguhan.

2.2 Mikrostruktur

Perlakuan panas yang tepat menghasilkan struktur mikro yang sebagian besar terdiri dari martensit yang sedikit mengalami temper. Fitur utama meliputi karbida primer (tidak larut) yang terdispersi halus, yang berkontribusi signifikan terhadap ketahanan aus, dan kemungkinan persentase kecil (hingga ~5%) austenit tertahan.

2.3 Pentingnya Pengolahan yang Benar

Kontrol yang tepat atas perlakuan panas, khususnya suhu tempering, sangat penting. Suhu tempering yang lebih tinggi umumnya mengurangi kekerasan dan kekuatan tetapi dapat meningkatkan ketangguhan. Prosedur yang salah, seperti suhu anil yang tidak tepat (misalnya, 350°C / 660°F), dapat menghasilkan struktur mikro yang tidak diinginkan yang mengandung perlit dan sementit bebas yang berlebihan, yang menyebabkan kegagalan komponen prematur. Hubungan antara suhu tempering dan ketangguhan fraktur merupakan pertimbangan desain utama.

2.4 Sifat Mekanik

• Kekerasan: Kekerasan tinggi dapat dicapai setelah perlakuan panas. Misalnya, 59-61 HRC sering ditargetkan untuk masa pakai die yang optimal.
• Ketahanan Aus: Sangat baik, karena kandungan karbon tinggi dan adanya karbida kromium keras dalam struktur mikro.
• Kekuatan Kelelahan: Kekuatan kelelahan yang tinggi merupakan karakteristik dan penting untuk ketahanan kelelahan kontak gelinding pada bantalan.
• Modulus Young: Sekitar 210 GPa, menunjukkan kekakuan material yang tinggi.

2.5 Kemampuan Las:

Karena kandungan karbonnya yang tinggi, baja 52100 secara umum dianggap tidak dapat dilas menggunakan metode konvensional. Upaya pengelasan sering kali mengakibatkan keretakan di zona yang terkena panas (HAZ).

3. Aplikasi Baja 52100

Kombinasi kekerasan tinggi, ketahanan aus, dan kekuatan lelah membuat baja 52100 cocok untuk berbagai aplikasi yang menuntut:

• Bantalan Elemen Bergulir: Bantalan ini terutama digunakan untuk bantalan cincin bagian dalam, cincin bagian luar, bola, dan rol. Mutu premium (misalnya, AMS6490D, AMS6491E) sering kali menentukan material yang dilelehkan dengan vakum (VIM) atau dilelehkan kembali dengan elektroslag (ESR) untuk meningkatkan kebersihan dan meningkatkan masa pakai lelah dalam aplikasi penting seperti kedirgantaraan.
• Alat dan Cetakan: Cocok untuk cetakan kecil tertentu (hingga sekitar 50mm/2in), terutama jika diperlukan permukaan yang sangat halus. Dapat juga digunakan untuk cetakan relief rendah yang diproduksi dengan etsa fotokimia.
• Komponen Presisi Lainnya: Aplikasi meliputi blok pengukur, alat ukur presisi, poros hibrid, dan komponen lain yang memerlukan stabilitas dimensi tinggi dan ketahanan aus.
• Pisau: Ini digunakan pada beberapa jenis bilah pisau berkinerja tinggi yang memerlukan retensi ujung yang baik.

4. Opsi Peningkatan Permukaan

Perlakuan permukaan dapat diterapkan pada baja 52100 untuk lebih meningkatkan sifat permukaan seperti ketahanan terhadap keausan atau korosi. Contohnya termasuk proses kromisasi atau dupleks (seperti gabungan Thermo-Reactive Deposition/Diffusion (TRD) dan Plasma Nitriding (PN)). Penelitian menunjukkan perlakuan dupleks tertentu dapat menawarkan kinerja keausan yang lebih unggul dibandingkan dengan kromisasi standar saja.

5. Standar dan Alternatif yang Setara

5.1 Sebutan Umum:

• AISI/SAE: 52100
• Cina(GB): GCr15
• PBB: G52986
• DIN (W-Nr): 3505 (juga dikenal sebagai 100Cr6)
• JIS: SUJ2
• AMS: AMS 6490, AMS 6491 (Baja Bantalan Kualitas Pesawat Premium)
• ASTM: A295 (Spesifikasi Standar untuk Baja Bantalan Anti-Gesekan Karbon Tinggi)

(Catatan: Selalu verifikasi revisi standar spesifik yang diperlukan untuk aplikasi Anda)

5.2 Alternatif:

Penelitian dan pengembangan terus berlanjut di bidang baja bantalan. Mutu alternatif, seperti baja 5280, telah dieksplorasi untuk menawarkan sifat yang sebanding sekaligus berpotensi menyederhanakan proses manufaktur seperti pengecoran kontinyu dibandingkan dengan 52100.

6. Ringkasan

52100 adalah baja paduan rendah, kromium, dan karbon tinggi yang terkenal karena kekerasannya yang luar biasa, ketahanan aus, dan kekuatan lelah setelah perlakuan panas yang tepat. Kinerjanya bergantung pada pencapaian struktur mikro martensit temper yang diinginkan dengan karbida halus. Baja ini tetap menjadi standar industri untuk banyak aplikasi bantalan gelinding dan digunakan secara efektif dalam perkakas khusus dan komponen presisi.

Di Aobo Steel, kami memiliki pengalaman luas dalam menempa dan memasok baja 52100. Hubungi kami untuk mendiskusikan kebutuhan teknis spesifik Anda dan bagaimana kami dapat menyediakan solusi material yang tepat untuk aplikasi Anda.

7. Baja 52100 vs baja D2

• Kandungan Karbon dan Kromium: D2 memiliki kandungan karbon dan kromium yang jauh lebih tinggi daripada 52100.

• Aplikasi: 52100 terutama merupakan baja bantalan, sementara D2 adalah baja perkakas, terutama untuk aplikasi kerja dingin.

• Kekerasan: D2 dapat mencapai kekerasan maksimum yang sama atau sedikit lebih rendah daripada pelapis 52100 yang diberi perlakuan panas, tetapi ketahanan ausnya merupakan karakteristik utama.

• Ketangguhan: Secara umum, 52100 dianggap lebih kuat daripada baja cetakan karbon tinggi seperti D2, meskipun D2 menawarkan keseimbangan yang baik untuk kelasnya.

• Kemampuan mengeras: Keduanya dapat dikeraskan secara menyeluruh, tetapi D2 dikeraskan dengan udara, sehingga menghasilkan lebih sedikit distorsi pada bagian yang lebih besar.

• Ketahanan aus: D2 diformulasikan secara khusus untuk ketahanan abrasi yang sangat baik, pembeda utama dari 52100.

• Ketahanan Korosi: 52100 memiliki ketahanan korosi yang relatif lebih rendah dibanding baja bantalan lainnya, sedangkan kandungan kromium D2 yang tinggi memberikan kontribusi terhadap ketahanan aus yang baik, bukan terutama ketahanan terhadap korosi.

Pertanyaan Umum

1. Apa kegunaan baja 52100?

• Bantalan gelinding. Bantalan ini dianggap sebagai material klasik dan standar untuk aplikasi bantalan karbon tinggi, khususnya bantalan bola dan rol.

• Bagian cetakan. Dapat digunakan untuk cetakan berdiameter hingga 50 mm yang memerlukan permukaan yang dipoles secara kritis.

• Bahan pelapis pada pengelasan Powder Transfer Arc (PTA).

• Aplikasi yang memerlukan ketahanan aus yang baik tanpa karburisasi.

2. Berapa kekuatan baja 52100?

Kekuatan baja 52100 sangat bergantung pada perlakuan panas spesifik yang diterapkan.

• Kekuatan Tarik:

◦Dapat berkisar antara 585-620 MPa (85-90 ksi).

◦Setelah pendinginan oli dari 850 °C (1560 °F), kekuatan tarik bervariasi sesuai dengan suhu temper.

◦Untuk aplikasi cetakan, kekuatan tarik tercantum sebesar 80.000 psi (552 MPa) dalam kondisi anil dan 120.000 psi (827 MPa) saat didinginkan dengan oli dan ditempa pada suhu 400°F (204°C).

• Kekuatan Hasil:

◦Dapat mencapai 450 MPa (65 ksi).

◦Setelah pendinginan oli dari 850 °C (1560 °F), kekuatan luluh bervariasi sesuai dengan suhu temper.

◦Untuk aplikasi cetakan, kekuatan luluh tercantum sebesar 35.000 psi (241 MPa) dalam kondisi anil dan 93.000 psi (641 MPa) saat didinginkan dengan oli dan ditempa pada suhu 400°F (204°C).

• Kekuatan Kompresi:

◦Dapat mencapai 2760 MPa (400 ksi) atau 2930 MPa (425 ksi).

3. Apa perbedaan antara baja 52100 dan 1095?

Perbedaan Utama yang Dirangkum:

• Kandungan Kromium: 52100 mengandung kromium, sementara 1095 adalah baja karbon tinggi biasa tanpa kromium yang signifikan.

• Aplikasi Utama: 52100 terutama merupakan baja bantalan, sedangkan 1095 merupakan baja karbon tinggi serbaguna yang sering digunakan untuk pegas dan bilah.

• Kemampuan mengeras: Keduanya dapat dikeraskan, tetapi kandungan kromium 52100 memengaruhi respons perlakuan panasnya.

• Ketahanan Korosi: 52100 menawarkan ketahanan korosi yang sedikit lebih baik daripada karbon 1095 biasa karena kandungan kromiumnya, meskipun keduanya tidak dianggap sebagai baja tahan korosi.