Panduan Penempaan Baja Tahan Karat: Penjelasan 3 Jenis Teratas

Baja tahan karat adalah jenis baja paduan tinggi dengan kandungan karbon rendah (umumnya tidak melebihi 0,4% menurut massa) dan mengandung berbagai elemen paduan (dengan fraksi massa elemen paduan lebih besar dari 13%).

Baja tahan karat dibagi menjadi baja tahan karat feritik, baja tahan karat austenitik, dan baja tahan karat martensitik berdasarkan struktur matriksnya. Baja tahan karat memiliki ketahanan deformasi yang tinggi, konduktivitas termal yang rendah, sensitivitas panas berlebih yang kuat, dan kemampuan tempa yang buruk.

Penempaan baja tahan karat feritik

Baja tahan karat feritik mengandung sedikit karbon, dengan fraksi massa kromium 16% hingga 30% (seperti 20Cr13, 10Cr17, dll.). Jenis baja ini tidak mengalami transformasi struktural selama pemanasan dan pendinginan, dan tidak dapat menggunakan metode perlakuan panas untuk meningkatkan kekuatan atau menghaluskan butiran, hanya metode penempaan yang dapat menghaluskan butiran. Temperatur rekristalisasi rendah, kecepatan rekristalisasi cepat, butiran cenderung tumbuh selama pemanasan, dan kemampuan tempa buruk. Poin-poin penting dari proses penempaan baja tahan karat feritik adalah sebagai berikut:

1) Butir baja tahan karat feritik mulai tumbuh pada suhu 600°C. Untuk menghindari butiran menjadi kasar selama proses pemanasan, suhu pemanasan tidak boleh terlalu tinggi, dan waktu penahanan tidak boleh terlalu lama. Awal yang umum digunakan suhu penempaan adalah 1100 hingga 1150 ° C, dan suhu pemanasan api terakhir tidak boleh melebihi 1000 ° C. Untuk mengurangi waktu tinggal billet pada suhu tinggi, billet harus dipanaskan dengan cepat ke suhu penempaan awal setelah dipanaskan secara perlahan hingga 760°C.

2) Karena baja tahan karat feritik tidak dapat menggunakan metode perlakuan panas untuk menghaluskan butiran, baja tersebut harus ditempa sepenuhnya selama penempaan untuk menghaluskan butiran dan memastikan deformasi yang cukup dan deformasi yang seragam. Deformasi api terakhir harus lebih besar dari 12% hingga 20%. Suhu penempaan terakhir harus di bawah 800 ° C untuk mencegah butiran halus dari agregasi ulang. Namun, untuk menghindari pengerasan kerja yang disebabkan oleh suhu penempaan akhir yang terlalu rendah, suhu penempaan akhir tidak boleh lebih rendah dari 750 ° C.

3) Setelah penempaan, harus didinginkan dengan udara agar menyebar dengan cepat melalui zona penggetasan 475 ° C. Anil dalam waktu singkat di atas 550 ° C (umumnya 700 hingga 800 ° C) dapat mengembalikan baja tahan karat yang telah digetas ke kondisi semula yang tidak rapuh.

Penempaan baja tahan karat austenitik

Fraksi massa karbon baja tahan karat austenitik kurang dari 0,25%, fraksi massa kromium adalah 17% hingga 19%, dan fraksi massa nikel adalah 8% hingga 18%, seperti 12Cr18Ni9, 17Cr18Ni9, dll. Baja tahan karat austenitik tidak mengalami transformasi struktural saat didinginkan, juga tidak dapat menggunakan metode perlakuan panas untuk meningkatkan kekuatan dan menghaluskan butiran, hanya deformasi penempaan termal dan rekristalisasi yang dapat dilakukan. Butir baja tahan karat austenitik cenderung tumbuh pada suhu tinggi, tetapi kecenderungan untuk tumbuh tidak sekuat baja tahan karat feritik.

Spesifikasi pemanasan untuk baja tahan karat austenitik mirip dengan baja feritik, dengan suhu penempaan awal umumnya 1150 hingga 1180 ° C, dan suhu penempaan akhir tidak boleh lebih rendah dari 850 ° C; jika tidak, pengendapan karbida dalam struktur meningkatkan ketahanan deformasi, sehingga penempaan rentan terhadap keretakan.

 Poin-poin penting dari proses penempaan baja tahan karat austenitik adalah sebagai berikut:

1) Hindari karburisasi secara ketat selama pemanasan. Karbon dan kromium dengan mudah membentuk senyawa kromium karbida pada batas butir, yang menghabiskan kandungan kromium dalam matriks di dekat batas butir dan meningkatkan sensitivitas baja terhadap korosi antar butir. Pemanasan harus dilakukan dalam atmosfer pengoksidasi yang lemah.

2) Saat menempa batang baja, mulailah dengan pengepresan ringan. Hanya ketika deformasi ingot baja mencapai 30% barulah pengepresan berat dapat diterapkan. Selama penempaan, ingot harus diumpankan ke satu arah untuk menghindari pemalu berulang kali di satu tempat, yang mencegah terjadinya retakan silang pusat.

3) Rasio penempaan untuk ingot baja ditetapkan antara 4 hingga 6, dan untuk billet antara 2 hingga 4, tergantung pada ukuran butiran bahan baku. Ukuran butiran baja tahan karat austenitik sangat mempengaruhi ketahanan korosi baja. Untuk mendapatkan struktur butiran yang halus, pastikan bahwa panas terakhir memiliki rasio penempaan yang cukup, dengan jumlah deformasi yang lebih besar dari tingkat deformasi kritis untuk rekristalisasi.

4) Deformasi yang seragam diperlukan selama proses deformasi untuk mencapai struktur butiran yang lebih seragam. Langkah-langkah berikut ini dapat dipertimbangkan untuk penempaan cakram bundar:

• Gunakan platform dan permukaan landasan yang halus, lumasi jika perlu;
• Panaskan terlebih dahulu platform dan permukaan landasan hingga 150 hingga 450°C;
• Tambahkan bantalan baja karbon rendah ke kedua ujung disk kosong;
• Gunakan penempaan susun;
• Terapkan kompresi intermiten selama deformasi;
• Gunakan casing untuk mengatasi gangguan.

5) Baja tahan karat austenitik memiliki tingkat penyusutan yang sangat besar. Ketika penempaan berada dalam bentuk akhir, tingkat penyusutan yang lebih besar (1,5% hingga 1,7%) harus dipertimbangkan untuk menghindari potongan yang ditempa dibuang karena dimensi yang tidak mencukupi setelah pendinginan.

6) Pendinginan udara setelah penempaan. Baja tahan karat austenitik dapat didinginkan dengan udara, didinginkan dengan lubang, atau didinginkan dengan pasir setelah penempaan.

7) Untuk melarutkan kembali karbida yang diendapkan selama proses penempaan dan pendinginan udara ke dalam austenit, memperoleh struktur austenitik tunggal yang seragam dan tunggal pada suhu kamar, baja tahan karat harus menjalani perawatan larutan, yaitu pemanasan dan penahanan pada suhu 1020 hingga 1050 ° C, kemudian pendinginan air. Suhu tidak boleh terlalu tinggi, dan waktu penahanan tidak boleh terlalu lama untuk mencegah pertumbuhan butir.

3. Penempaan baja tahan karat martensitik

Baja tahan karat martensitik memiliki fraksi massa karbon 0,1% hingga 4%, dan fraksi massa kromium sekitar 12% hingga 14%, seperti 20Cr13, 30Cr13, 40Cr13, dll. Jenis baja ini bersifat austenitik pada suhu tinggi dan berubah menjadi struktur martensitik saat didinginkan hingga suhu kamar. Baja ini memiliki kekerasan yang lebih tinggi daripada baja tahan karat feritik dan austenitik, dan ukuran butirannya dapat diperhalus dan sifat mekaniknya ditingkatkan dengan perlakuan panas.

Suhu pemanasan untuk baja tahan karat martensitik tidak boleh terlalu tinggi, karena suhu yang terlalu tinggi dapat menyebabkan pembentukan δ-ferrit, mengurangi plastisitas baja. Suhu penempaan awal umumnya 1100 hingga 1150 ° C. Jenis baja ini memiliki konduktivitas termal yang buruk, dan pemanasan yang cepat dapat dengan mudah menyebabkan keretakan. Oleh karena itu, harus dipanaskan secara perlahan sebelum mencapai 850 ° C, dan hanya setelah plastisitasnya ditingkatkan barulah dapat dipanaskan dengan cepat ke suhu penempaan awal.

Jenis baja ini adalah struktur austenitik fase tunggal pada suhu tinggi, dan tidak ada kesulitan khusus dalam penempaan, tetapi pemogokan berat harus dihindari pada kisaran 900 hingga 950 ° C untuk mencegah kehancuran. Jumlah deformasi dari api terakhir juga tidak memiliki persyaratan khusus, dan suhu penempaan akhir umumnya sekitar 900 ° C.

Jika baja jenis ini didinginkan di udara setelah ditempa, maka akan segera berubah menjadi struktur martensit. Ada tekanan termal yang signifikan, tegangan sisa penempaan, dan tekanan struktural di dalam bagian yang ditempa, yang dapat dengan mudah menyebabkan retak permukaan. Oleh karena itu, setelah penempaan, harus didinginkan secara perlahan di pasir panas atau di tungku, dan anil tepat waktu harus dilakukan untuk menghilangkan tekanan internal dan mengurangi kekerasan, memfasilitasi pemesinan.