Baja paduan: Fitur kunci & aplikasi dalam konstruksi

Baja paduan adalah bahan yang tidak tergantikan berkat daya tahannya yang luar biasa, kapasitas beban yang tinggi, ketahanan terhadap korosi, dan aplikasinya yang serbaguna dalam berbagai lingkungan keras. Namun, tidak semua orang sepenuhnya memahami jenis baja khusus ini, termasuk komposisi, sifat, klasifikasi, dan aplikasi praktisnya. Di bagian berikut, BMB Steel akan memberikan jawaban yang jelas dan akurat untuk Anda.

1. Apa itu baja paduan?

Baja paduan adalah jenis baja yang terbuat dari besi dan karbon, dengan penambahan elemen kimia lain seperti mangan, krom, nikel, molibdenum, vanadium, dan lain-lain. Proporsi elemen-elemen ini berkisar antara 1% hingga 50% dari total massa campuran, tergantung pada persyaratan teknis dari setiap aplikasi tertentu. Kombinasi ini bertujuan untuk meningkatkan sifat fisik dan kimia baja, memungkinkan bahan tersebut berfungsi lebih baik di bawah kondisi kerja yang keras.

Beberapa karakteristik menonjol dari baja paduan meliputi ketahanan terhadap oksidasi, kekuatan yang meningkat, duktilitas yang lebih baik, ketahanan terhadap benturan, dan adaptabilitas terhadap suhu tinggi. Tergantung pada elemen yang ditambahkan, baja paduan akan memiliki sifat yang berbeda:

• Mangan: membantu mengontrol laju pendinginan selama perlakuan panas, mengurangi risiko retak saat pengerasan baja.
• Krom: meningkatkan ketahanan aus, memproduksi baja tahan karat ketika kandungan krom melebihi 11%, meningkatkan kekerasan dan kekuatan.
• Molibdenum: meningkatkan kekerasan dan duktilitas pada suhu tinggi, meningkatkan ketahanan terhadap korosi, dan meningkatkan efisiensi perlakuan panas.
• Vanadium: meningkatkan kekerasan, ketahanan terhadap aus dan benturan, mengontrol ukuran butir untuk meningkatkan sifat mekanis.

Baca selengkapnya: Gambar bangunan baja rekayasa pra-dirancang yang tren di tahun 2021

2. Klasifikasi baja paduan

Baja paduan dapat diklasifikasikan berdasarkan kandungan elemen paduan dan aplikasi praktis yang dimaksudkan.

Klasifikasi berdasarkan kandungan paduan:

• Baja paduan rendah: Jenis baja ini mengandung total kandungan elemen paduan kurang dari 5%. Baja paduan rendah banyak digunakan di berbagai industri berkat keseimbangan antara kinerja dan biaya produksi. Contoh khas meliputi: 20Cr, 30CrMo.
• Baja paduan menengah: Mengandung sekitar 5% hingga 10% elemen paduan. Dibandingkan dengan baja paduan rendah, baja paduan menengah menawarkan kekuatan yang lebih tinggi dan ketahanan aus yang lebih baik, membuatnya cocok untuk komponen yang memerlukan kapasitas beban tinggi dan umur layanan yang panjang. Contoh umum adalah 40CrNiMo.
• Baja paduan tinggi: Grup ini mengandung lebih dari 10% elemen paduan. Baja ini sering digunakan di lingkungan yang keras atau untuk aplikasi dengan persyaratan khusus terhadap ketahanan terhadap korosi dan panas. Baja tahan karat seperti grade 304 dan 316 adalah perwakilan umum, berkat kandungan krom dan nikel yang tinggi, yang secara signifikan meningkatkan ketahanan terhadap oksidasi.

Klasifikasi berdasarkan penggunaan yang dimaksudkan:

• Baja paduan struktural: Utamanya digunakan dalam pembuatan bagian mesin, balok, rangka pabrik, dan struktur penopang lainnya. Jenis baja ini harus memastikan duktilitas yang baik, kekuatan mekanis yang tinggi, dan kapasitas beban yang sangat baik. Contoh-contoh meliputi: 20Mn2, 40Cr.
• Baja paduan alat: Cocok untuk pembuatan alat potong, cetakan, peralatan yang memerlukan kekerasan tinggi dan ketahanan tajam yang tahan lama. Contoh termasuk: SKD11, SKH51.
• Baja paduan tahan panas: Dirancang untuk mempertahankan sifat mekanis pada suhu tinggi tanpa deformasi di bawah kondisi panas ekstrem. Aplikasi umum termasuk komponen tungku, mesin turbin. Contoh meliputi: 304, 310S.
• Baja tahan karat: Baja paduan tinggi yang mengandung lebih dari 10,5% krom, dikenal karena ketahanan korosinya yang luar biasa. Baja tahan karat banyak digunakan dalam industri makanan, farmasi, dekorasi interior, dan kimia karena daya tarik estetikanya yang tinggi.

3. Fitur luar biasa dari baja paduan

Sifat mekanis:

Salah satu karakteristik paling menonjol dari baja paduan adalah kekuatan mekaniknya yang superior, terutama setelah menjalani proses perlakuan panas seperti pendinginan dan pemanasan. Baja paduan menunjukkan kekerasan dan kapasitas beban yang jauh lebih tinggi dibandingkan dengan baja karbon.

Ketahanan panas:

Baja paduan dapat mempertahankan sifat mekanis yang stabil pada suhu tinggi, melebihi 200°C. Untuk mencapai karakteristik ini, baja paduan dicampur dengan elemen khusus seperti molibdenum, vanadium, dan krom dalam konsentrasi tinggi selama produksi.

Sifat fisik dan kimia:

Beberapa jenis baja paduan tahan karat menawarkan ketahanan korosi yang luar biasa. Selain itu, baja paduan menunjukkan ekspansi termal yang stabil ketika suhu berubah. Tergantung pada komposisi paduan tertentu, dapat juga meningkatkan sifat lain seperti konduktivitas termal, duktilitas, dan kemampuan mesin, dan lain-lain.

4. Penamaan standar baja paduan

Baja paduan diproduksi dalam berbagai grade yang berbeda, sehingga sistem penamaan juga beragam dan bervariasi menurut negara atau wilayah.

Makna huruf dan angka dalam penamaan baja paduan:

• Angka pertama: Menunjukkan kandungan karbon, biasanya ditulis sebagai persentase yang dikalikan 100. Misalnya, “20” dalam “20C” menunjukkan 0,2% karbon.
• Simbol elemen: Mewakili elemen paduan utama seperti Cr, Ni, Mo, dan lain-lain, terkadang diikuti dengan angka jika konsentrasi elemen tinggi.
• X atau S: Sering ditemukan dalam baja tahan karat, digunakan untuk menunjukkan baja dengan kandungan krom tinggi.

Berikut adalah beberapa sistem penamaan umum sesuai dengan standar internasional:

Penamaan menurut standar Vietnam

Menurut standar Vietnam, baja dinamai berdasarkan komposisi kimianya yang utama dan tujuan penggunaannya.

Contoh:

• 20Cr: Baja paduan dengan sekitar 0,2% karbon dan tambahan krom (Cr).
• 40CrNiMo: Baja paduan dengan sekitar 0,4% karbon, dipadukan dengan krom (Cr), nikel (Ni), dan molibdenum (Mo), yang biasa digunakan untuk bagian yang memerlukan kekuatan tinggi.

Penamaan menurut Standar Industri Jepang (JIS)

Dalam sistem JIS (Standar Industri Jepang), penamaan sering dimulai dengan huruf “S” (Baja), diikuti oleh karakter yang menunjukkan aplikasi atau komposisi paduan.

Contoh:

• SCM440: Baja paduan Cr-Mo (krom-molibdenum) dengan sekitar 0,4% karbon.
• SKD11: Baja paduan alat yang mengandung krom, biasa digunakan dalam pembuatan cetakan dan alat potong.

Penamaan menurut standar AS (ASTM, AISI, SAE)

Organisasi seperti ASTM, AISI, atau SAE menggunakan sistem numerik untuk mengklasifikasikan baja paduan berdasarkan komposisi paduan dan kelompok baja.

Contoh:

• 4140: Baja paduan menengah dengan sekitar 0,4% karbon, dipadukan dengan krom dan molibdenum.
• 4340: Baja paduan menengah dengan sekitar 0,4% karbon, dipadukan dengan krom, nikel, dan molibdenum.

Baja tahan karat juga memiliki kode khas:

• 304: Baja tahan karat umum yang mengandung krom dan nikel, menawarkan ketahanan korosi yang baik.
• 316: Kelas lebih tinggi dari 304, dengan tambahan molibdenum untuk meningkatkan ketahanan korosi di lingkungan klorida atau bahan kimia keras.

Penamaan menurut standar Eropa (EN)

Sistem EN (Norma Eropa) biasanya menggunakan angka dan simbol kimia untuk menggambarkan komposisi.

Contoh:

• 42CrMo4: Baja dengan sekitar 0,42% karbon, mengandung krom dan molibdenum, sering digunakan dalam aplikasi kekuatan tinggi.
• X5CrNi18-10: Baja tahan karat yang mengandung sekitar 18% krom dan 10% nikel, setara dengan baja tahan karat 304.

Penamaan menurut standar Rusia (ГОСТ)

Dalam standar Rusia (GOST), penamaan sering menggunakan huruf Sirilik yang mewakili elemen paduan, dipadukan dengan angka yang menunjukkan kandungan karbon.

Contoh:

• 30ХГСА: Baja dengan sekitar 0,3% karbon, bersama dengan krom (Х), mangan (Г), dan silikon (С).
• 12Х18Н10Т: Baja tahan karat dengan 18% krom (Х), 10% nikel (Н), dan titanium (Т), digunakan dalam lingkungan yang sangat korosif.

5. Aplikasi baja paduan di industri konstruksi

Dalam konstruksi modern, baja paduan semakin banyak digunakan berkat sifat mekaniknya yang superior, daya tahan, dan ketahanan terhadap dampak lingkungan. Karena fleksibilitasnya dalam komposisi paduan, bahan ini cocok untuk berbagai jenis proyek. Beberapa aplikasi umum meliputi:

• Struktur baja kuat: Baja paduan adalah pilihan ideal untuk proyek yang memerlukan kapasitas beban tinggi, daya tahan jangka panjang, terutama dalam proyek seperti jembatan, gedung pencakar langit, struktur industri (pabrik, gudang, fasilitas penyimpanan, dan lain-lain) berkat ketahanan ausnya yang sangat baik, kekuatan mekanis yang kuat, kemampuannya untuk menahan faktor lingkungan seperti suhu, kelembapan, atau bahan kimia, dan lain-lain.
• Kolom dan balok penopang: Dalam komponen yang menanggung beban berat seperti kolom, balok, dan fondasi, penggunaan baja paduan membawa manfaat yang signifikan. Jenis baja ini tidak hanya memberikan kapasitas beban yang tinggi tetapi juga menawarkan ketahanan korosi yang efektif.

Selain itu, baja paduan juga banyak diterapkan di banyak industri lainnya seperti teknik mesin, pembuatan mesin, otomotif, dirgantara, minyak dan gas, energi, militer, perkapalan, dan lain-lain.

6. Membedakan antara baja paduan dan baja karbon

Dalam industri bahan, baja paduan dan baja karbon adalah dua jenis baja yang umum, tetapi mereka berbeda secara signifikan dalam komposisi, sifat, dan aplikasi. Berikut adalah tabel perbandingan rinci untuk membantu Anda dengan mudah membedakan antara keduanya:

Baja paduan bukan hanya bahan yang sangat dapat diterapkan dalam konstruksi tetapi juga memainkan peran penting di banyak industri lain berkat daya tahannya, ketahanan korosi, dan sifat mekanis yang superior. Jika Anda sedang mencari solusi struktur baja berkualitas tinggi yang memenuhi standar internasional, BMB Steel adalah mitra terpercaya untuk menemani Anda dalam setiap proyek.