Dua Kelas Kromium-Molibdenum Dibandingkan
AISI 4130 dan GB/T 3077 30CrMo keduanya merupakan baja struktural paduan rendah kromium-molibdenum-yang disuplai dalam kondisi pendinginan dan temper. Kandungan kromium dan molibdenumnya pada dasarnya sama, sehingga memiliki sifat yang sama: kemampuan pengerasan yang baik, kekuatan tinggi pada ukuran bagian sedang, dan ketahanan yang berguna terhadap suhu-tinggi. Pertanyaan praktisnya bagi pembeli bukanlah apakah keduanya terlihat sama di atas kertas, namun apakah yang satu dapat diganti dengan yang lain dalam komponen perpipaan atau mesin tertentu.
4130 adalah kelas baja paduan Amerika yang ditentukan dalam ASTM A519 untuk pipa mekanis mulus dan dalam ASTM A29 untuk stok batangan. 30CrMo adalah kelas baja struktural paduan Cina yang tercakup dalam GB/T 3077. Komponen minyak dan gas yang dibuat hingga 4130 sering dipesan dengan dua pilihan kelas kekuatan: kekuatan leleh minimum 60 ksi, yaitu sekitar 414 MPa, atau 75 ksi, sekitar 517 MPa. Jika pipa digunakan di ladang minyak dan gas, pengujian dampak biasanya ditambahkan ke spesifikasi pembelian.
Perbandingan Komposisi Kimia
| Elemen | 4130 (ASTM A519 / AISI) | 30CrMo (GB/T 3077) |
|---|---|---|
| Karbon, C | 0.28 - 0.33 % | 0.26 - 0.33 % |
| Mangan, Mn | 0.40 - 0.60 % | 0.40 - 0.70 % |
| Silikon, Si | 0.15 - 0.35 % | 0.17 - 0.37 % |
| Kromium, Kr | 0.80 - 1.10 % | 0.80 - 1.10 % |
| Molibdenum, Mo | 0.15 - 0.25 % | 0.15 - 0.25 % |
| Fosfor, P | 0,040 % maks | 0,030 % maks |
| Belerang, S | 0,040 % maks | 0,030 % maks |
Kisaran kromium dan molibdenumnya identik, itulah sebabnya kedua kadar tersebut berperilaku sangat mirip setelah perlakuan panas. Perbedaannya terletak pada batas-elemen dan sisa: GB/T 3077 menetapkan batasan yang lebih ketat pada fosfor dan sulfur, sehingga 30CrMo biasanya merupakan baja yang lebih bersih dengan risiko penggetasan temper yang lebih rendah dan ketangguhan-suhu rendah yang lebih baik. Kisaran mangan yang sedikit lebih lebar pada 30CrMo memberikan sedikit lebih banyak kemampuan pengerasan, sedangkan kisaran silikon yang lebih luas pada 4130 hanya memiliki pengaruh kecil pada perilaku mekanis.
Sifat Mekanik dan Perlakuan Panas
Kedua grade tersebut disediakan dalam kondisi quenched dan tempered serta jarang digunakan dalam keadaan-digulung. GB/T 3077 menetapkan 30CrMo kekuatan tarik minimum sebesar 930 MPa, kekuatan luluh minimum sebesar 785 MPa, perpanjangan minimum setelah patah sebesar 12 %, pengurangan luas minimum sebesar 45 %, dan batas atas kekerasan anil sekitar 229 HBW. Kelas Amerika biasanya dipesan ke kelas kekuatan dan bukan ke meja tunggal, sehingga nilai mekanis dikonfirmasi pada sertifikat uji pabrik untuk kondisi yang dipesan.
Praktik yang umum dilakukan adalah melakukan austenitisasi dalam kisaran yang dapat melarutkan karbida sepenuhnya tanpa membuat butiran menjadi kasar, melakukan pendinginan dalam minyak untuk menghindari retak pada kelas kemampuan pengerasan ini, dan melakukan temper sesuai tingkat kekuatan target. Karena kedua baja memberikan respons yang kuat terhadap suhu temper, pada tahap temper inilah perbedaan sifat antara produk 60 ksi dan 75 ksi tercipta.
Bisakah 30CrMo dan 4130 Diganti?
Karena kandungan paduannya setara, substitusi secara teknis dapat dilakukan pada banyak komponen mesin dan tubular, namun hal ini tidak boleh dianggap otomatis. Tiga syarat yang harus dipenuhi:
Penerimaan spesifikasi:jika desain atau pesanan pembelian menyebutkan suatu tingkatan atau standar, tingkatan tersebut harus diberikan atau penyimpangan formalnya disetujui.
Kesetaraan properti:penggantinya harus memenuhi persyaratan tarik, hasil dan kekerasan yang sama setelah siklus perlakuan panas yang sama.
Persyaratan khusus-layanan:ketangguhan benturan, batas kekerasan untuk layanan asam, dan-tingkat pengujian non-destruktif harus diverifikasi ulang-karena baja yang lebih bersih tidak secara otomatis berarti ketangguhan yang setara setelah proses temper.
Aplikasi dan Panduan Seleksi
Kedua grade tersebut digunakan untuk pipa seamless baja paduan, tabung terang presisi, kerah bor serta komponen minyak dan gas lainnya, pengencang-berkekuatan tinggi, dan komponen mesin yang memerlukan kekuatan dengan ketangguhan sedang. Pemilihan biasanya didorong oleh gambar dan pengguna akhir: proyek yang dibangun dengan standar Amerika cenderung menentukan 4130, sedangkan proyek domestik dan ekspor yang mengacu pada standar Tiongkok menentukan 30CrMo. Apabila pengujian tumbukan pada suhu rendah diperlukan, batas sulfur dan fosfor yang lebih ketat yaitu 30CrMo merupakan keuntungan, asalkan perlakuan panas dikontrol untuk menghindari penggetasan temper. Jika komponen dikerjakan dari batangan atau tabung dan kemudian dilas, karbon yang setara dari kedua tingkat tersebut memerlukan pemanasan awal dan pendinginan terkontrol.
Pertanyaan Umum
T: Apakah 4130 dan 30CrMo merupakan baja yang sama?
Keduanya tidak identik, namun berasal dari keluarga kromium-molibdenum yang sama dan memiliki kisaran kromium dan molibdenum yang cocok. Perbedaan utamanya terletak pada batas fosfor dan sulfur serta kisaran mangan dan silikon.
T: Kelas kekuatan luluh apa yang tersedia untuk pipa 4130?
Dua kelas yang umum dipesan: kekuatan leleh minimum 60 ksi, sekitar 414 MPa, dan 75 ksi, sekitar 517 MPa. Nilai pastinya dikonfirmasi pada sertifikat pabrik untuk kondisi perlakuan panas yang dipesan.
T: Mengapa 30CrMo biasanya lebih bersih dibandingkan 4130?
GB/T 3077 membatasi fosfor dan sulfur hingga maksimum 0,030 %, dibandingkan dengan maksimum 0,040 % pada grade Amerika, sehingga kandungan residu lebih rendah dan risiko penggetasan berkurang.
T: Media quenching manakah yang sesuai dengan tingkatan ini?
Pendinginan minyak adalah pilihan yang umum, karena kedua tingkatan tersebut memiliki kemampuan pengerasan yang cukup untuk mengeras pada ketebalan dinding yang sedang dan minyak mengurangi risiko retak pada pendinginan dibandingkan dengan air.
T: Dapatkah kedua tingkatan tersebut dilas?
Ya, tapi keduanya merupakan baja paduan karbon-sedang dengan kandungan karbon yang relatif tinggi. Pengelasan memerlukan pemanasan awal, suhu interpass yang terkontrol, bahan habis pakai-hidrogen yang rendah, dan perlakuan panas pasca-pengelasan jika ketebalan dinding atau kondisi servis memerlukannya.
T: Apakah pesanan minyak dan gas memerlukan pengujian dampak?
Sangat sering ya. Pengujian dampak bukan merupakan bagian dari tabel bahan dasar untuk tingkatan ini dalam semua kasus, sehingga suhu pengujian, tingkat energi, dan frekuensi pengambilan sampel harus dinyatakan dalam spesifikasi pembelian.
T: Apakah 30CrMo dapat diterima sebagai pengganti langsung tanpa kualifikasi?
Tidak. Bahkan dengan bahan kimia yang setara, substitusi harus memenuhi syarat berdasarkan bahan kimia, pengujian mekanis dan, jika relevan, pengujian non-destruktif, dan harus diterima sesuai spesifikasi pengguna akhir.
