7 Baja Populer untuk Penempaan: Panduan Komprehensif

1. Penempaan baja struktural karbon

Kandungan karbon dalam baja struktural karbon rendah, dengan rentang suhu tempa yang lebar; ketika dipanaskan hingga suhu tinggi, baja ini memiliki ketahanan deformasi yang rendah, plastisitas yang baik, dan mudah ditempa. Baik penempaan dari ingot baja maupun billet, tidak ada masalah dalam memastikan bentuk tempa yang diperlukan. Kelalaian dan kecerobohan dalam operasi produksi adalah alasan utama dari produk limbah dari penempaan baja jenis ini.

2. Penempaan Baja Struktural Paduan

Baja struktural paduan, karena kandungan karbonnya yang rendah dan kandungan elemen paduan yang tidak tinggi, memiliki plastisitas yang baik, konduktivitas termal, ketahanan deformasi yang rendah, dan lebar suhu penempaan jangkauan, tanpa persyaratan khusus untuk pemanasan dan penempaan.

Persyaratan khusus. Ketahanan deformasi suhu tinggi dari banyak baja paduan rendah sama dengan baja struktural karbon. Namun, pada penempaan awal, karena struktur awal belum dihancurkan, maka gaya tempa harus lebih kecil. Setelah baja memiliki plastisitas yang lebih tinggi, gaya tempa yang lebih besar dapat digunakan untuk penempaan.

Fenomena adhesi kerak oksida pada permukaan baja struktural nikel-kromium sangat serius, terutama bagi mereka yang memiliki kandungan karbon rendah, dan terkadang lapisan oksida tipis dan keras dapat muncul, yang harus dihilangkan dengan hati-hati selama proses penempaan.

 3. Penempaan Baja Perkakas Karbon

Baja perkakas karbon yang umum meliputi T7, T8, T10, T12, dll., dengan kandungan karbon 0,7% hingga 1,2% (fraksi massa), cocok untuk pembuatan punch, pahat, bros, die punch, dan bilah geser. Ini baja memiliki kekerasan yang lebih tinggi dan kekuatan tetapi plastisitas dan kemampuan tempa secara umum lebih buruk. Oleh karena itu, pra-penempaan diperlukan, terutama untuk baja dengan kandungan karbon yang lebih tinggi. Plastisitas baja ini memburuk secara signifikan dengan penurunan suhu.

Suhu penempaan awal umumnya antara 1100 dan 1150 ° C, dan kisaran suhu penempaan baja perkakas karbon lebih kecil daripada baja struktural karbon. Semakin tinggi kandungan karbonnya, semakin rendah suhu pemanasannya; jika tidak, akan mudah menyebabkan panas berlebih atau terbakar. Oleh karena itu, terkadang perlu untuk meningkatkan jumlah panas saat menempa baja ini. Suhu penempaan awal baja T12 tidak boleh melebihi 1100 ° C, jika tidak, butirannya akan menjadi kasar, dan mudah retak selama penempaan.

Saat menempa baja perkakas karbon, palu harus beralih dari ringan ke berat, dengan rasio penempaan yang sesuai (umumnya, Y = 2 ~ 4): pembalikan harus rata, tepi tajam harus diratakan kapan saja untuk menghindari retakan sudut: ketika suhu terlalu rendah, penempaan harus dihentikan, dipanaskan, lalu ditempa lagi. Setelah penempaan, dinginkan udara hingga sekitar 700 ° C, kemudian kubur dalam abu pasir untuk pendinginan untuk mencegah penempaan mengendapkan karbida jaringan kasar.

Saat menempa baja perkakas karbon, jika palu dihentikan dalam waktu yang lama, sehingga menyebabkan baja dipanaskan dalam waktu yang lama pada suhu tinggi, maka kedalaman lapisan dekarburisasi akan meningkat. Jika baja didinginkan secara perlahan setelah pemanasan suhu tinggi, karbida dapat mengalami grafitisasi, menjadi titik lemah di dalam baja, yang menyebabkan terjadinya scrap.

4. Penempaan Baja Perkakas Paduan

Penempaan baja perkakas paduan rendah sama dengan penempaan baja perkakas karbon. Untuk mencegah pembentukan karbida jaringan, semakin rendah suhu penempaan akhir, semakin baik (mendekati suhu kritis yang lebih rendah), sambil memastikan bahwa penempaan dengan cepat didinginkan di bawah suhu kritis untuk mencegah agregasi dan pertumbuhan karbida.

Dinginkan dengan cepat hingga di bawah suhu kritis untuk insulasi guna mencegah karbida berkumpul kembali dan tumbuh.

Baja perkakas paduan dengan kandungan karbon tinggi dan komposisi paduan, billet dan penempaan bajanya sama dengan penempaan baja berkecepatan tinggi.

5. Penempaan baja pegas

Baja pegas digunakan untuk menempa berbagai pegas. Baja pegas dibagi menjadi baja pegas karbon (fraksi massa karbon 0,6% hingga 0,9%) dan baja pegas paduan (fraksi massa karbon 0,5% hingga 0,7%).

Baja pegas memiliki kandungan karbon yang tinggi dan mengandung elemen paduan seperti kromium, mangan, dan silikon, dengan plastisitas yang buruk, ketahanan terhadap deformasi yang tinggi, dan kisaran suhu tempa serta kemampuan tempa yang mirip dengan baja perkakas karbon. Langkah-langkah pemrosesan umum untuk pegas meliputi penempaan ujung bahan yang digulung dan penggulungan pegas.

Selama pemanasan, untuk mencegah cacat seperti pengasaran butir dan dekarburisasi, suhu pemanasan dan waktu penahanan harus dikontrol dengan ketat, dengan suhu pemanasan tidak melebihi 950 ° C. Permukaan benda kerja yang ditempa tidak boleh memiliki cacat seperti retakan, lipatan, dan dekarburisasi, untuk memastikan pegas memiliki kekuatan fatik yang tinggi.

6. Penempaan baja bantalan

Baja bantalan yang umum termasuk kelas GCr4, GCr15, dan GCr15SiMn. Fraksi massa karbon rata-rata baja bantalan adalah sekitar 1%, dan fraksi massa kromium adalah 0,6% hingga 1,5%, yang biasa digunakan untuk membuat cincin dan bola bantalan.

Karena kandungan karbon yang tinggi pada baja bantalan, karbida kromium dalam bentuk jaringan ada dalam keadaan tuang, dengan segregasi yang parah, sehingga plastisitasnya rendah, kekuatannya tinggi, dan ketahanan deformasinya besar, sehingga mudah retak selama penempaan. Baja bantalan memiliki konduktivitas termal yang buruk, dengan suhu tempa tertinggi sekitar 1100 ° C. Selama pemanasan, harus dimuat pada suhu rendah dan dipanaskan perlahan hingga 800 ° C sebelum dapat dipanaskan dengan cepat.

Fokus penempaan baja bantalan adalah memecah karbida, menghomogenkan struktur, dan menghaluskan butiran. Proses ini membutuhkan rasio penempaan yang lebih besar (Y = 4 hingga 6) dan melibatkan 1 hingga 2 kali gangguan. Panas terakhir harus menghindari deformasi kritis: pada 1100 ° C, jumlah deformasi harus lebih besar dari 20%; pada 900 hingga 1000 ° C, jumlah deformasi harus> 15%; pada 800 hingga 850 ° C selama penyelesaian, jumlah deformasi <10%. Suhu penempaan akhir harus dikontrol pada 800 hingga 850 ° C.

Setelah penempaan, dinginkan dengan cepat (semprotkan) hingga 600 hingga 650 ° C, lalu dinginkan dalam pasir untuk menghindari pembentukan bintik-bintik putih atau struktur karbida jaringan yang kasar. Untuk mendapatkan benda karburasi berbentuk bola, diperlukan anil spheroidisasi setelah penempaan. Jika karbida jaringan muncul dalam penempaan, normalisasi harus dilakukan sebelum anil spheroidisasi.

7. Penempaan baja paduan tinggi

Karena adanya beberapa elemen paduan (fraksi massa total lebih besar dari 10%) dan kandungan karbon yang lebih tinggi (tidak termasuk baja tahan karat), baja paduan tinggi memiliki struktur yang kompleks, konduktivitas termal yang lebih rendah daripada baja paduan umum dan baja karbon, plastisitas yang buruk, dan rentan terhadap keretakan. Beberapa baja paduan tinggi juga cenderung mengalami pertumbuhan butiran selama pemanasan, menyebabkan panas berlebih dan terbakar. Saat menempa baja paduan tinggi, karakteristik berikut harus diperhatikan:

1) Cacat permukaan harus dihilangkan sebelum memanaskan ingot untuk mencegah pembesaran cacat lebih lanjut selama pemanasan dan penempaan. Cacat permukaan umumnya dapat dihilangkan dengan menggiling dengan roda gerinda, dan untuk beberapa jenis baja, metode seperti pembubutan dan pengikiran juga diperlukan.

2) Pemanasan harus benar-benar sesuai dengan spesifikasi pemanasan. Karena baja paduan tinggi memiliki konduktivitas termal yang sangat rendah pada suhu rendah dan plastisitas yang buruk, baja harus dipanaskan secara perlahan selama suhu rendah dan transisi struktural; pada suhu tinggi, karena konduktivitas termal meningkat dan plastisitas meningkat, baja dapat dipanaskan dengan cepat.

3) Kontrol secara ketat kisaran suhu penempaan. Temperatur penempaan awal baja paduan tinggi umumnya lebih rendah daripada baja struktural karbon, dan temperatur penempaan akhir lebih tinggi daripada baja struktural karbon. Kisaran suhu penempaan yang dapat dipilih untuk baja karbon umum adalah 350 hingga 400 ° C, sedangkan untuk beberapa baja paduan tinggi, hanya 100 hingga 200 ° C.

Oleh karena itu, kisaran suhu penempaan baja paduan tinggi relatif kecil, dan tindakan selama penempaan harus cepat. Jangan pernah menempa di bawah suhu penempaan akhir untuk menghindari keretakan. Untuk mengontrol suhu penempaan akhir secara akurat, gunakan pengukur suhu tinggi untuk mengukur kapan saja.

4) Struktur cor baja paduan tinggi memiliki kristal kolumnar yang parah dan plastisitas yang buruk pada suhu tinggi. Oleh karena itu, saat mulai menempa ingot baja, palu yang ringan dan cepat harus digunakan, diikuti dengan pukulan berat untuk memecah karbida kasar dan kristal kolumnar, meningkatkan plastisitas; penempaan ringan harus dilakukan lagi di dekat suhu penempaan akhir.

5) Saat memanjangkan baja paduan tinggi, baja harus diumpankan secara seragam, mulai dari ujung riser ingot, mengontrol setiap pemogokan penempaan untuk memajukan 3/5 hingga 4/5 dari lebar landasan; pemberian makan dan pembubutan yang sering harus dilakukan, hindari penempaan berulang di satu tempat. Jika jumlah pengumpanan bervariasi, maka akan menyebabkan deformasi yang tidak merata dan mudah menimbulkan retakan.

6) Distribusi karbida jaringan pada baja paduan tinggi sangat tidak merata, dan butirannya kasar, sehingga peralatan penempaan bertonase besar dan rasio penempaan yang lebih besar harus digunakan, dan metode penempaan yang mengganggu dan memanjang secara bergantian harus diterapkan untuk menghaluskan dan mendistribusikan karbida secara merata.

7) Ketika retakan muncul selama proses penempaan, retakan tersebut harus segera dihilangkan untuk mencegah perluasan retakan lebih lanjut. Jika retakan parah, penempaan harus segera dihentikan.

8) Ketika memanjangkan billet baja paduan tinggi pada landasan datar, inti sering kali robek. Oleh karena itu, billet dapat dipanjangkan pada landasan bawah berbentuk V dan cetakan atas dan bawah (drop forging) untuk mengubah inti dari yang tadinya berada di bawah tegangan menjadi di bawah kompresi.

9) Saat melubangi billet baja paduan tinggi, untuk mencegah dinding lubang retak, pelubang harus dipanaskan terlebih dahulu hingga sekitar 300°C.

10) Baja paduan tinggi harus didinginkan secara perlahan setelah ditempa.