Cacat dan Pencegahan pada Baja Perkakas Tempa

Perusahaan kami, Aobo Steel, terutama memasok baja perkakas tempa. Artikel ini akan membahas masalah yang kami hadapi saat menempa baja dan cara menghindarinya. Umumnya, baja batang bundar yang berukuran 70 mm atau lebih besar ditempa. Batang yang lebih kecil dari 70 mm digulung panas. Penempaan digunakan untuk pelat dengan ketebalan 30 mm atau lebih, dan penggulungan panas digunakan untuk ketebalan di bawah 30 mm.

Proses produksi baja perkakas tempa

Baja cair dituangkan ke dalam cetakan ingot dan dipadatkan menjadi ingot baja. Ingot baja perkakas biasanya memiliki berat antara 0,5 dan 10 ton. Ketika peleburan ulang dan pemurnian diperlukan, ingot ini berfungsi sebagai bahan dasar untuk proses seperti ESR (Electroslag Remelting). Kemudian, mesin tempa menempanya. Baca selengkapnya tentang Apa itu ESR

Insinyur menyebut rasio luas penampang awal baja batangan dengan luasnya setelah ditempa sebagai rasio penempaan. Saat rasio penempaan meningkat, proses memecah struktur mikro menjadi butiran yang lebih halus dan menghilangkan cacat kecil, sehingga meningkatkan ketangguhan dan keuletan. Secara umum, setelah rasio penempaan melebihi 5, ketangguhan hampir mencapai titik jenuh. Kami menganggap rasio penempaan 5 sebagai nilai minimum.

Cacat dan Pencegahan

Cacat Batangan

1. Segregasi

Segregasi terjadi ketika komposisi kimia dan kotoran pada ingot baja terdistribusi secara tidak merata selama pemadatan. Kristalisasi selektif, perubahan kelarutan, perbedaan densitas, dan variasi laju alir menyebabkan distribusi yang tidak merata ini.

Unsur-unsur yang berbeda larut secara berbeda pada suhu yang berbeda-beda baik dalam fase padat maupun cair. Gradien suhu yang berbeda-beda menyebabkan kristalisasi yang berbeda-beda. Penyusutan selama pemadatan dan reaksi kimia juga menyebabkan segregasi. Faktor-faktor ini mengakibatkan distribusi komponen yang tidak merata pada skala makro maupun mikro.

Segregasi menyebabkan sifat mekanis yang tidak seragam dan dapat menyebabkan cacat retak. Penempaan, rekristalisasi, difusi suhu tinggi, dan perlakuan panas pasca-penempaan menghilangkan segregasi dendritik pada ingot baja. Namun, segregasi zonal menolak untuk dihilangkan dengan perlakuan panas. Insinyur hanya dapat menghomogenkannya melalui proses deformasi penarikan dan pengadukan berulang.

2. Inklusi

Senyawa nonlogam yang tidak larut dalam matriks logam disebut inklusi nonlogam. Inklusi nonlogam yang umum meliputi sulfida, oksida, dan silikat. Kita dapat mengklasifikasikan inklusi menjadi dua jenis: internal dan eksternal. Inklusi internal terbentuk selama peleburan dan pengecoran dari reaksi kimia. Inklusi eksternal berasal dari sumber luar. Inklusi tersebut meliputi pasir, bahan tahan api, dan pecahan tungku. Kehadirannya merusak proses penempaan panas. Inklusi juga menurunkan kualitas bagian yang ditempa. Inklusi mengganggu kontinuitas logam. Di bawah tekanan, inklusi menyebabkan konsentrasi tegangan. Konsentrasi ini menyebabkan retakan mikroskopis. Inklusi bahkan dapat menjadi sumber kegagalan lelah pada bagian yang ditempa.

3. Gas dan Gelembung

Baja cair melarutkan banyak gas, termasuk hidrogen, nitrogen, dan oksigen. Kelarutannya jauh lebih tinggi dalam baja cair daripada dalam baja padat. Saat ingot membeku, ia melepaskan sebagian besar gas. Namun, sebagian gas tetap berada di dalam atau di bawah permukaan ingot. Gas ini membentuk gelembung.

Gelembung di dalam ingot dapat terbentuk dan terlas jika tetap tertutup atau jika dinding bagian dalamnya tidak teroksidasi. Sebaliknya, gelembung di bawah permukaan sering kali menyebabkan keretakan.

Gas sisa yang umum dalam ingot baja adalah oksigen, nitrogen, dan hidrogen. Oksigen dan nitrogen membentuk oksida dan nitrida saat baja membeku. Senyawa ini menciptakan inklusi. Hidrogen adalah gas yang paling berbahaya dalam baja.

4. Rongga Penyusutan dan Porositas

Selama pemadatan ingot, penyusutan fisik terjadi, dan rongga terbentuk di beberapa area tanpa mengisi ulang baja cair. Rongga penyusutan muncul di pusat aksial kepala ingot, tempat pemadatan terjadi terakhir; cacat ini tidak dapat dihindari karena baja cair tidak dapat mengisi rongga tersebut. Struktur cetakan dan proses penuangan memengaruhi ukuran dan lokasi rongga, dan cetakan yang tidak sesuai atau insulasi atas yang buruk dapat menyebabkan rongga sekunder (pipa) meluas ke dalam badan ingot.

Para pemalsu biasanya memotong rongga penyusutan dan riser selama penempaan karena jika dibiarkan, rongga tersebut tidak dapat dilas, yang menyebabkan retakan internal dan serpihan. Porositas terbentuk dari rongga intergranular yang dibuat oleh penyusutan pemadatan akhir dan dari pori-pori mikro yang dihasilkan oleh presipitasi gas. Pori-pori ini tumbuh lebih besar di area segregasi dan tetap menjadi lubang jarum kecil di daerah dendritik, yang menurunkan kepadatan ingot, mengganggu kontinuitas logam, dan mengurangi sifat mekanis bagian yang ditempa. Akibatnya, para pemalsu harus menerapkan deformasi besar selama penempaan untuk menghilangkan porositas.

Penempaan yang Tidak Tepat

1. Retak akibat pemanasan yang tidak tepat

Panas berlebih atau pemanasan yang tidak merata menyebabkan tempaan menjadi terlalu panas atau terbakar secara lokal atau secara keseluruhan, yang menyebabkan butiran menjadi kasar dan batas butiran teroksidasi atau meleleh, sehingga mengakibatkan retak tempaan atau retak permukaan;
Jika laju pemanasan terlalu cepat, perbedaan suhu antara permukaan dan bagian dalam tempaan terlalu besar, mengakibatkan tegangan termal yang besar dan menyebabkan retak;
Misalkan suhu pemanasan terlalu rendah atau waktu penahanan terlalu singkat. Dalam hal itu, perbedaan suhu antara bagian dalam dan luar besar, yang mengakibatkan tegangan termal yang besar. Tegangan ini menyebabkan keretakan di bagian tengah atau melintang pada tepi atau permukaan datar tempa karena ketahanan deformasi yang besar dan plastisitas yang berkurang.

2. Retakan yang Disebabkan oleh Deformasi Penempaan yang Tidak Tepat

Misalkan gaya palu terlalu kuat, jumlah deformasi terlalu besar dalam satu gerakan, dan kecepatan deformasi terlalu cepat. Dalam hal itu, tegangan tarik internal akan meningkat karena perbedaan deformasi yang besar antara permukaan dan inti tempa. Hal ini rentan terhadap pembentukan retakan silang di bagian dalam atau permukaan ujung depan dan belakang. Deformasi yang besar dan berlebihan dapat menyebabkan suhu inti meningkat dan terlalu panas, sehingga mengakibatkan keretakan.

3. Dampak Temperatur Penempaan Akhir yang Tidak Tepat terhadap Kualitas Penempaan

Suhu tempa akhir secara langsung memengaruhi kualitas tempa cetakan. Jika suhu tempa akhir terlalu tinggi, butiran akan terus tumbuh selama proses pendinginan, sehingga mengurangi sifat mekanis baja. Jika suhu tempa akhir terlalu rendah, dalam kondisi plastisitas suhu rendah yang buruk, pukulan palu yang berlebihan dapat menyebabkan retakan tempa langsung. Secara umum, suhu tempa akhir harus sedikit lebih tinggi daripada suhu Ar atau Ar untuk memastikan bahwa penempaan berlangsung di wilayah fase tunggal dengan plastisitas dan keadaan tegangan yang relatif seragam.

4. Dampak Pendinginan yang Tidak Tepat pada Kualitas Bagian yang Ditempa

Baja perkakas kerja dingin tertentu, seperti Baja perkakas D3, memiliki kandungan paduan tinggi dan permeabilitas yang baik. Baja ini dapat mengalami transformasi martensit setelah pendinginan udara dari suhu tinggi. Di bawah aksi gabungan tegangan internal dan tegangan sisa dari deformasi, baja ini rentan terhadap retak longitudinal jika tidak didinginkan secara perlahan setelah penempaan. Untuk baja perkakas seperti itu, diperlukan metode pendinginan lambat seperti pendinginan pasir, pendinginan abu, pendinginan tungku, atau anil segera setelah penempaan.

5. Muncul bintik-bintik putih setelah penempaan

Hal ini terutama terjadi pada modul berpenampang besar paduan rendah karbon sedang, seperti 1.2714 baja perkakas, dan terkadang juga pada baja pengerasan presipitasi paduan sedang karbon rendah. Alasan utamanya adalah hidrogen yang berlebihan dalam baja, ditambah dengan pendinginan cepat pada suhu rendah (150-250℃) setelah penempaan, yang menyebabkan fraktur getas dan pembentukan bintik-bintik putih (retakan) pada baja. Kehadiran bintik-bintik putih mengurangi sifat mekanis baja dan dapat menyebabkan retakan akibat pendinginan. Jika bintik-bintik putih terdeteksi, rasio penempaan harus ditingkatkan, dan bagian yang besar harus ditempa ulang menjadi bagian yang lebih kecil untuk mencoba mengelas retakan tersebut. Jika tidak, baja dengan bintik-bintik putih harus ditolak.

Tentang baja perkakas tempa dari Aobo Steel

Aobo Steel memiliki lebih dari dua puluh tahun pengalaman dalam produksi baja perkakas tempa, berlokasi di Huangshi, produksi utama baja cetakan di Tiongkok. Kami memiliki banyak pengalaman dalam memproduksi baja perkakas umum, seperti Baja perkakas D2 , Baja perkakas D3 , Baja perkakas A2 , Baja perkakas H11 , Baja perkakas H13 , dan seterusnya. Kami juga memiliki kemampuan R&D untuk baja perkakas yang disesuaikan.