Properti Baja Perkakas 5CrNiMo

Baja perkakas 5CrNiMo adalah baja perkakas paduan rendah yang andal dan banyak digunakan untuk aplikasi kerja panas, terutama dalam cetakan tempa. Di Aobo Steel, dengan pengalaman luas dalam penempaan baja perkakas, kami memahami sifat dan persyaratan pemrosesan yang diperlukan untuk mencapai kinerja optimal dari mutu ini.

1. Komposisi Kimia Baja Perkakas 5CrNiMo

Kisaran komposisi kimia khas untuk baja 5CrNiMo adalah:

• Karbon (C): 0.50% – 0.60%
• Silikon (Si): ≤ 0,40%
• Mangan (Mn): 0.50% – 0.80%
• Kromium (Cr): 0.50% – 0.80%
• Nikel (Ni): 1.40% – 1.80%
• Molibdenum (Mo): 0.15% – 0.30%

Kombinasi unsur paduan ini memberikan keseimbangan yang baik dari sifat-sifat penting untuk aplikasi perkakas yang menuntut.

2. Sifat baja perkakas 5CrNiMo

2.1 Sifat Mekanik

• Keseimbangan: 5CrNiMo menawarkan kombinasi yang solid antara kekuatan, ketangguhan, dan ketahanan aus, membuatnya serbaguna untuk aplikasi kerja panas dan dingin.
• Plastisitas dan Ketangguhan: Baja menunjukkan keuletan dan ketahanan benturan yang baik.
• Kinerja Suhu: Ia mempertahankan sifat mekanik yang relatif stabil pada suhu ruangan dan hingga 500-600 °C.
• Kekerasan: Kekerasan yang dapat dicapai bergantung langsung pada parameter pendinginan dan temper yang digunakan. Pendinginan dari 850 °C hingga 1000 °C, diikuti dengan temper yang sesuai, biasanya menghasilkan nilai kekerasan mulai dari HRC 30-an rendah hingga HRC 50-an rendah. Suhu pendinginan yang lebih tinggi umumnya meningkatkan kekerasan setelah pendinginan, sementara suhu temper yang lebih tinggi mengurangi kekerasan tetapi meningkatkan ketangguhan.
• Ketahanan terhadap benturan: Perlakuan panas memiliki pengaruh yang signifikan terhadap ketangguhan impak. Sementara suhu pendinginan yang lebih tinggi mungkin awalnya menurunkannya, tempering yang benar meningkatkan sifat ini. Struktur mikro martensit pelat yang diinginkan yang dicapai setelah pendinginan berkontribusi pada ketangguhan yang lebih baik.

2.2 Sifat Fisik

• Ekspansi Termal: Koefisien ekspansi linier meningkat seiring dengan suhu, dari sekitar 12.55×10-6suhu udara-1 (100-250°C) sampai 15.0×10-6suhu udara-1 (600-700°C). Hal ini penting untuk aplikasi yang melibatkan perubahan suhu.
• Modulus Elastisitas: Menurun seiring kenaikan suhu, dari sekitar 209.720 MPa (suhu ruangan) hingga 186.200 MPa (500°C).
• Modulus Geser: Juga menurun seiring dengan suhu, dari 83.300 MPa (suhu ruangan) menjadi 73.500 MPa (500 °C).
• Konduktivitas Termal: Berkurang sedikit pada suhu yang lebih tinggi, dari ~0,44 W/(m·K) (suhu ruangan/100 °C) menjadi ~0,35 W/(m·K) (500 °C).

2.3 Kinerja Suhu Tinggi

• Kekuatan: Meskipun kekerasannya tetap terjaga sekitar 300 HBW pada suhu 500°C, kekuatannya menurun secara signifikan dibandingkan dengan suhu ruangan, yang berpotensi berkurang setengahnya pada suhu 500 °C. Baja ini memiliki stabilitas panas yang lebih rendah dan respons pengerasan sekunder yang lebih lemah dibandingkan dengan baja kerja panas paduan tinggi karena komposisinya.
• Kekerasan: Kekerasan suhu tinggi turun secara signifikan di atas 600°C.

3. Aplikasi baja perkakas 5CrNiMo

Mengingat profil propertinya, 5CrNiMo sering digunakan untuk:

• Cetakan Tempa: Cocok untuk cetakan tempa palu dan tekan berukuran besar dan sedang, terutama yang bentuknya rumit atau rentan terhadap beban benturan.
• Perkakas Kerja Panas: Digunakan untuk pemotongan panas dan pemangkasan cetakan.
• Cetakan Plastik: Karakteristik pemolesannya yang baik membuatnya cocok untuk beberapa komponen cetakan plastik. Mutu yang dimodifikasi (seperti 5CrNiMnMoVSCa) digunakan untuk cetakan injeksi presisi.
• Cetakan Ekstrusi: Dapat digunakan untuk proses ekstrusi panas.
• Komponen Die: Sering digunakan sebagai badan utama untuk cetakan komposit yang menggabungkan sisipan yang lebih tahan aus.
• Bagian Peralatan Tempa: Komponen seperti kepala palu dan batang pemandu.
• Cetakan Kerja Dingin: Berlaku dalam skenario kerja dingin tertentu.

4. Baja perkakas 5CrNiMo Perlakuan Panas

Perlakuan panas yang tepat sangat penting untuk kinerja 5CrNiMo. Pengalaman Aobo Steel memastikan penanganan yang tepat melalui tahapan-tahapan berikut:

4.1 Anil

• Biasanya dilakukan setelah penempaan untuk melunakkan baja sebelum pemesinan.
• Metode umum: Anil konvensional (760-780 °C) atau Anil isotermal (850-870 °C, tahan ~680 °C).
• Pendinginan: Tungku didinginkan hingga <500°C, lalu didinginkan dengan udara. Target kekerasan: 197-241 HBW.

4.2 Pendinginan

• Kisaran standar: 830-860°C. Pemanasan awal bertahap (misalnya, 600-650°C) direkomendasikan.
• Metode: Pendinginan dengan oli merupakan hal yang umum. Pendinginan yang tertunda (pendinginan hingga 750-780°C di udara sebelum diminyaki) dapat mengurangi distorsi. Pastikan pendinginan cepat melalui rentang transformasi yang penting untuk struktur martensit, terutama pada bagian yang lebih besar.
• Pendinginan suhu tinggi (~900-950°C) dapat menghasilkan martensit lath untuk meningkatkan ketangguhan, tetapi penting untuk menghindari pertumbuhan butiran yang berlebihan.

4.3 Temperatur

• Lakukan segera setelah pendinginan.
• Cetakan Tempa: Temper antara 490-580°C untuk mencapai kekerasan 34-47 HRC, tergantung pada ukuran dan penggunaan.
• Die Shanks: Temper lebih tinggi (620-660°C) untuk meningkatkan ketangguhan (30-37 HRC).
• Catatan: Hindari tempering antara 300 °C dan 450°C karena risiko tempering yang rapuh. Tempering ganda sering kali bermanfaat.

4.4 Perawatan Permukaan

• Perlakuan nitriding, boronizing, atau komposit dapat diterapkan untuk meningkatkan kekerasan permukaan, ketahanan aus, dan umur lelah.

5. Perbandingan dengan Baja Perkakas Lainnya

• melawan 5CrMnMo: 5CrNiMo secara umum menawarkan sifat pengerasan dan suhu tinggi yang lebih baik, sehingga cocok untuk cetakan yang lebih besar. 5CrMnMo dapat dipilih untuk cetakan yang lebih kecil yang membutuhkan kekuatan dan ketahanan aus yang lebih tinggi daripada ketangguhan.
• vs. Kelas Baru (misalnya, 4CrMnSiMoV, 5Cr2NiMoVSi): Nilai ini dikembangkan untuk mengatasi keterbatasan 5CrNiMo, menawarkan peningkatan kekuatan suhu tinggi dan ketahanan terhadap kelelahan.
• vs. Mutu Paduan Tinggi (misalnya, H13/4Cr5MoSiV1, 3Cr2W8V): 5CrNiMo memiliki kekuatan panas dan ketahanan aus yang lebih rendah. H13 dan tingkatan serupa lebih disukai untuk suhu yang sangat tinggi atau kondisi abrasif.

6. Pertimbangan Kualitas dan Penempaan

Kinerja akhir sangat bergantung pada kualitas metalurgi baja, termasuk kontrol inklusi dan homogenitas, serta praktik penempaan yang tepat.

• Kontrol Kualitas: Proses seperti pemurnian vakum meningkatkan kebersihan baja.
• Penempaan: Pengurangan terkendali dan pendinginan lambat setelah penempaan sangat penting untuk mencegah cacat internal, yang rentan terjadi pada 5CrNiMo. Keahlian penempaan Aobo Steel selama 20+ tahun memastikan faktor-faktor ini dikelola dengan benar.

7. Ringkasan

5CrNiMo adalah baja perkakas paduan rendah yang serbaguna dan ekonomis yang memberikan keseimbangan yang baik antara ketangguhan, kekuatan, dan ketahanan aus untuk banyak aplikasi cetakan tempa kerja panas dan beberapa penggunaan kerja dingin. Mencapai hasil yang optimal sangat bergantung pada perlakuan panas yang tepat dan bahan awal yang berkualitas. Meskipun ada paduan yang lebih baru, 5CrNiMo tetap menjadi pilihan standar untuk berbagai persyaratan perkakas.