Baja 9SiCr Tinjauan Teknis

Tinjauan Teknis Baja 9SiCr: Baja ini merupakan baja perkakas paduan rendah, dan karakteristik utamanya berasal dari silikon (Si) dan kromium (Cr) yang merupakan elemen paduan utama. Komposisi kimia yang umum, berdasarkan persentase berat (wt%), umumnya berada dalam kisaran ini, meskipun Anda akan melihat sedikit variasi di antara berbagai standar.

1. Komposisi Kimia Baja Perkakas 9SiCr

• Karbon (C):85% hingga 0,95%.
• Silikon (Si): Biasanya 1.20% hingga 1.60%, meskipun beberapa standar seperti DIN 90CrSi5 Jerman menetapkan 1.05% hingga 1.25%.
• Mangan (Mn): Biasanya 0,30% hingga 0,60%. Sekali lagi, standar Jerman mungkin menunjukkan kisaran yang sedikit lebih tinggi (0,60% hingga 0,80%).
• Kromium (Cr): Umumnya 0,95% hingga 1,25%, dengan standar Jerman pada 1,05% hingga 1,30%.
• Fosfor (P) & Sulfur (S): Ini adalah pengotor, yang biasanya dijaga rendah, dengan batas maksimum sering ditetapkan pada ≤0,030% untuk keduanya.

Ada baiknya mengetahui padanannya di berbagai standar internasional: 9SiCr cocok dengan AISI L3 (AS), DIN 90CrSi5 / 1.2067 (Jerman), BS BL3 (Inggris), ГОСТ 9ХС (Rusia), dan UNE 100Cr6 (Spanyol). Dalam sistem Tiongkok (ISC), namanya adalah T30100.

2. Sifat Fisik Baja 9SiCr

Tentang sifat fisik:

2.1 Kepadatan: Sekitar 7,80 g/cm³.

2.2 Suhu Kritis: Berikut ini penting untuk merencanakan perlakuan panas:

• Ac1 (awal pembentukan austenit saat pemanasan): ~770°C
• Accm (sementit larut sepenuhnya): ~870°C
• Ar1 (awal pembentukan perlit saat pendinginan): ~730°C
• Ms (mulai martensit): ~160°C
• Mf (lapisan martensit): ~ -30°C

2.3 Sifat Magnetik: Gaya koersif sekitar 795,8 A/m, dan induksi magnetik saturasi adalah 1,78 hingga 1,82 T.

2.4 Koefisien Ekspansi Linier: Walaupun nilai spesifik tidak terdapat dalam materi sumber yang disediakan, ini merupakan faktor krusial untuk komponen presisi, khususnya jika mempertimbangkan perubahan temperatur selama perlakuan panas dan penggunaan.

3. Perlakuan Panas

Perlakuan panas sangat penting untuk memperoleh sifat mekanik yang tepat dari 9SiCr. Proses standar melibatkan pengerasan (quenching) dan tempering.

3.1 Pilihan Perlakuan Pra-pemanasan

• Anil setelah penempaan: Panaskan hingga 790-810°C, tahan 1-2 jam, biarkan tungku mendingin di bawah 550°C, lalu dinginkan dengan udara. Ini menghasilkan kekerasan HBW 197-241. Pemanasan isotermal (pemanasan serupa, tahan pada suhu 700-720°C) menghasilkan kisaran kekerasan yang sama dan biasanya menghasilkan struktur perlit bulat.
• Temperatur tinggi: Panaskan hingga 600-700°C selama 2-4 jam, lalu masukkan ke dalam tungku atau dinginkan dengan udara. Digunakan untuk menghilangkan stres akibat pengerjaan dingin.
• Normalisasi: Panaskan hingga 900-920°C, lalu dinginkan dengan udara. Memurnikan butiran baja yang terlalu panas dan menghilangkan karbida jaringan, sehingga menghasilkan kekerasan HBW 321-415.
• Quench and Temper (perlakuan awal alternatif): Panaskan hingga 880-900°C, dinginkan dengan oli, lalu temper pada suhu 680-700°C (2-4 jam) untuk kekerasan HBW 197-241. Bagian yang ditempa terkadang dapat langsung dipadamkan dari panas tempa yang diikuti oleh tempering suhu tinggi.

3.2 Pengerasan (Quenching)

Suhu yang disarankan adalah 860-880°C.

• Pendinginan Minyak: Dinginkan dalam minyak (berbagai suhu memungkinkan), lalu dinginkan dengan udara. Kekerasan: 62-65 HRC.
• Pendinginan Mandi Garam/Alkali: Gunakan rendaman cair (150-200°C) selama waktu tertentu, lalu dinginkan dengan udara. Kekerasan: 59-63 HRC. Metode ini membantu meminimalkan deformasi pada komponen yang rumit. Struktur setelah pendinginan sebagian besar berupa martensit lath, karbida halus, dan beberapa austenit tertahan.

3.3 Perlakuan Dingin

Untuk perkakas yang presisi tinggi dan stabil secara dimensi, perlakuan dingin (-70°C) segera setelah pendinginan dapat sedikit meningkatkan kekerasan (0-1 HRC). Paling baik dilakukan dalam waktu satu jam setelah pendinginan.

3.4 Temperatur

Langkah ini mengurangi tekanan dan menyempurnakan kekerasan dan ketangguhan. Hasil yang umum:

• 140-160°C Suhu: 62-65 HRC
• 160-180°C Suhu: 61-63 HRC
• Suhu 180-200°C: 60-62 HRC
• Suhu 200-220°C: 58-62 HRC

Temperatur temper yang lebih tinggi akan mengurangi kekerasan lebih jauh. Temperatur ganda (misalnya, 180°C kemudian suhu yang lebih tinggi seperti 240°C) dapat meningkatkan ketangguhan dan masa pakai alat secara signifikan.

4. Sifat Mekanik Baja 9SiCr

Itu sifat mekanik dari 9SiCr sangat bergantung pada perlakuan panas. Setelah pendinginan dan tempering suhu rendah, ia menawarkan kekerasan tinggi (dapat bertahan sekitar 60 HRC bahkan setelah tempering 300-400°C), kemampuan pengerasan yang baik, dan ketahanan aus yang baik. Kekuatan tekuk setelah pendinginan 850°C adalah sekitar 2250 MPa. Namun, untuk beberapa pekerjaan yang sangat menuntut, kekuatan tekan dan ketahanan ausnya mungkin tidak cukup.

5. Aplikasi Baja Perkakas 9SiCr

Mengenai aplikasi, 9SiCr merupakan pilihan serbaguna untuk cetakan kerja dingin dan perkakas yang membutuhkan ketahanan aus tinggi dengan deformasi minimal selama perlakuan panas. Penggunaan umum meliputi:

• Alat pemotong kecepatan rendah (di mana ketahanan aus menjadi kuncinya).
• Cetakan kerja dingin yang rumit: reamer manual, bilah geser, cetakan ulir, rol pelurusan/penggulungan dingin, cetakan gulung ulir, cetakan penarikan dalam, cetakan stamping, cetakan heading dingin.
• Alat ukur dan pengukur presisi.
• Cetakan stempel kecil/sedang, pelubangan dingin, dan blanking.
• Bagian cetakan plastik (jika baja karbon tidak mencukupi).
• Ekstrusi dingin dan cetakan pengepres.
• Cam dies, pelubang, dan pemotong.
• Cetakan gambar, cetakan pembentukan, cetakan ekstrusi, gulungan.
• Pin ejektor.
• Cetakan plastik besar, rumit, dan presisi tinggi.
• Pisau geser (misalnya, pisau besar yang mencapai 57-60 HRC dengan deformasi terkendali melalui pendinginan/pengerasan isotermal).

6. Perbandingan dan Pertimbangan Baja 9SiCr

Dibandingkan dengan baja perkakas karbon dasar, 9SiCr memberikan kemampuan pengerasan, ketangguhan, dan ketahanan aus yang lebih baik. Kekurangannya meliputi sensitivitas terhadap dekarburisasi selama pemanasan dan kekerasan anil yang relatif tinggi.

• Kelas seperti Cr8MoWV3Si (dengan lebih banyak pembentuk karbon dan karbida) dapat dipertimbangkan jika Anda membutuhkan ketahanan aus dan ketangguhan yang lebih tinggi.
• Untuk cetakan besar yang lebih menyukai perlakuan panas yang lebih sederhana, baja pengerasan udara seperti 7CrSiMnMoV dapat menjadi alternatif.
• Perlakuan permukaan (seperti nitriding yang dikombinasikan dengan pendinginan) dapat memperpanjang umur cetakan 9SiCr dalam aplikasi seperti cold heading.
• Perlakuan termomekanis dapat meningkatkan kekuatan dan plastisitas jika kekuatan lentur yang tinggi sangat penting.

Pada akhirnya, menentukan apakah 9SiCr merupakan pilihan yang tepat bergantung sepenuhnya pada persyaratan khusus aplikasi—jenis operasi, material yang dikerjakan, masa pakai alat yang diharapkan, dan kompleksitas komponen merupakan faktor-faktor penting. Kami dapat membahas kebutuhan khusus Anda lebih lanjut untuk memastikan Anda menggunakan mutu baja dan perlakuan panas terbaik untuk situasi Anda.