Pengaruh Unsur Kimia terhadap Sifat-Sifat Pelat Baja
Paduan besi-karbon dengan kandungan karbon kurang dari 2,11% disebut baja. Selain komponen kimia seperti besi (Fe) dan karbon (C), baja juga mengandung sejumlah kecil silikon (Si), mangan (Mn), fosfor (P), sulfur (S), oksigen (O), nitrogen (N), niobium (Nb), dan titanium (Ti). Pengaruh unsur-unsur kimia umum terhadap sifat-sifat baja adalah sebagai berikut:
1. Karbon (C): Dengan meningkatnya kandungan karbon dalam baja, kekuatan luluh dan kekuatan tarik meningkat, tetapi plastisitas dan kekuatan impak menurun; Namun, ketika kandungan karbon melebihi 0,23%, kemampuan las baja memburuk. Oleh karena itu, kandungan karbon baja struktural paduan rendah yang digunakan untuk pengelasan umumnya tidak melebihi 0,20%. Peningkatan kandungan karbon juga akan mengurangi ketahanan korosi atmosfer baja, dan baja karbon tinggi mudah mengalami korosi di udara terbuka. Selain itu, karbon dapat meningkatkan kerapuhan dingin dan sensitivitas penuaan baja.
2. Silikon (Si): Silikon merupakan deoksidator kuat dalam proses pembuatan baja, dan kandungan silikon dalam baja yang telah diolah umumnya berkisar antara 0,12%-0,37%. Jika kandungan silikon dalam baja melebihi 0,50%, silikon disebut sebagai unsur paduan. Silikon dapat secara signifikan meningkatkan batas elastisitas, kekuatan luluh, dan kekuatan tarik baja, dan banyak digunakan sebagai baja pegas. Penambahan 1,0-1,2% silikon ke dalam baja struktural yang telah dipadamkan dan ditempa dapat meningkatkan kekuatan hingga 15-20%. Dikombinasikan dengan silikon, molibdenum, tungsten, dan kromium, dapat meningkatkan ketahanan korosi dan ketahanan oksidasi, dan dapat digunakan untuk memproduksi baja tahan panas. Baja karbon rendah yang mengandung 1,0-4,0% silikon, dengan permeabilitas magnetik yang sangat tinggi, digunakan sebagai baja listrik di industri listrik. Peningkatan kandungan silikon akan mengurangi kemampuan pengelasan baja.
3. Mangan (Mn): Mangan adalah deoksidator dan desulfurizer yang baik. Umumnya, baja mengandung 0,30-0,50% mangan. Ketika lebih dari 0,70% mangan ditambahkan ke baja karbon, baja tersebut disebut "baja mangan". Dibandingkan dengan baja biasa, baja ini tidak hanya memiliki ketangguhan yang cukup, tetapi juga memiliki kekuatan dan kekerasan yang lebih tinggi, yang meningkatkan kemampuan pengerasan dan kemampuan pengerjaan panas baja. Baja yang mengandung 11-14% mangan memiliki ketahanan aus yang sangat tinggi, dan sering digunakan pada bucket excavator, liner ball mill, dll. Dengan meningkatnya kandungan mangan, ketahanan korosi baja melemah dan kinerja pengelasan berkurang.
4. Fosfor (P): Secara umum, fosfor merupakan unsur yang merugikan dalam baja. Fosfor meningkatkan kekuatan baja, tetapi mengurangi plastisitas dan ketangguhan baja, meningkatkan kerapuhan dingin baja, serta menurunkan kinerja pengelasan dan kinerja pembengkokan dingin. Oleh karena itu, biasanya diperlukan kandungan fosfor dalam baja kurang dari 0,045%, dan persyaratan untuk baja berkualitas tinggi lebih rendah.
5. Sulfur (S): Sulfur juga merupakan unsur berbahaya dalam keadaan normal. Membuat baja menjadi rapuh saat panas, mengurangi keuletan dan ketangguhan baja, serta menyebabkan retak selama penempaan dan penggulungan. Sulfur juga merugikan kinerja pengelasan dan mengurangi ketahanan korosi. Oleh karena itu, kandungan sulfur biasanya kurang dari 0,055%, dan pada baja berkualitas tinggi kurang dari 0,040%. Penambahan 0,08-0,20% sulfur pada baja dapat meningkatkan kemampuan pemesinan, yang biasanya disebut baja potong bebas.
6. Aluminium (Al): Aluminium adalah deoksidator yang umum digunakan dalam baja. Penambahan sedikit aluminium ke baja dapat memperhalus ukuran butir dan meningkatkan ketangguhan benturan; Aluminium juga memiliki ketahanan oksidasi dan ketahanan korosi. Kombinasi aluminium dengan kromium dan silikon dapat secara signifikan meningkatkan kinerja pengelupasan suhu tinggi dan ketahanan korosi suhu tinggi pada baja. Kerugian aluminium adalah memengaruhi kinerja pengerjaan panas, kinerja pengelasan, dan kinerja pemotongan baja.
7. Oksigen (O) dan nitrogen (N): Oksigen dan nitrogen adalah unsur berbahaya yang dapat masuk dari gas tungku ketika logam dilebur. Oksigen dapat membuat baja menjadi rapuh saat panas, dan efeknya lebih parah daripada sulfur. Nitrogen dapat membuat baja menjadi rapuh saat dingin, mirip dengan fosfor. Efek penuaan nitrogen dapat meningkatkan kekerasan dan kekuatan baja, tetapi menurunkan keuletan dan ketangguhan, terutama dalam kasus penuaan deformasi.
8. Niobium (Nb), vanadium (V), dan titanium (Ti): Niobium, vanadium, dan titanium adalah unsur-unsur yang memperhalus butiran. Penambahan unsur-unsur ini secara tepat dapat memperbaiki struktur baja, memperhalus butiran, dan secara signifikan meningkatkan kekuatan dan ketangguhan baja.