Peran Unsur-Unsur dalam Coran serta Urutan Penambahannya

Dalam proses produksi coran, untuk menyesuaikan unsur-unsur kimia ke kisaran yang dibutuhkan, kita perlu menambahkan unsur-unsur paduan. Jumlah masing-masing unsur yang ditambahkan ke coran, waktu penambahan, serta urutan penambahan akan memengaruhi kualitas coran. Kami mencoba menganalisis beberapa unsur yang umum digunakan:

I. Peran masing-masing unsur dan prinsip penambahannya

(1) Karbon (C)

Fungsi:

Penguatan matriks: C merupakan unsur utama penguat larutan padat pada baja, membentuk semenit (Fe₃C) bersama besi guna meningkatkan kekerasan dan kekuatan.

Pengendalian pembekuan: Kandungan C yang tinggi akan mengurangi fluiditas baja cair dan meningkatkan kecenderungan terjadinya penyusutan.

Prinsip penambahan: Kandungan harus disesuaikan berdasarkan kinerja target (umumnya dikendalikan pada kisaran 0,15%–0,3% pada baja paduan rendah).

Risiko berlebihan: Ketika C > 0,5%, ketangguhan menurun secara signifikan dan kemampuan las memburuk.

(2) Silikon (Si)

Fungsi:

Bahan penghilang oksigen: Bereaksi secara preferensial dengan O membentuk SiO₂ untuk memurnikan baja cair.

Penguatan larutan padat: Larut dalam ferit untuk meningkatkan kekuatan (kekuatan tarik meningkat sekitar 4 MPa untuk setiap kenaikan 0,1% Si).

Prinsip penambahan: Ditambahkan pada tahap akhir peleburan (periode reduksi) untuk menghindari kehilangan akibat oksidasi (misalnya, paduan ferrosilikon).

Risiko kandungan berlebihan: Kandungan dikendalikan pada kisaran 0,2%–0,5%; terlalu tinggi akan menurunkan ketangguhan.

(3) Mangan (Mn)

Fungsi:

Penghilangan oksigen dan penghilangan belerang: Menghasilkan MnO (penghilangan oksigen) dengan O, serta MnS (penghilangan belerang) dengan S.

Meningkatkan kemampuan pengerasan: Menunda transformasi perlit dan meningkatkan kemampuan pengerasan martensit.

Prinsip penambahan: tambahkan secara bertahap selama periode oksidasi (deoksidasi + desulfurisasi), dan tambahkan selama periode reduksi (jika terbakar).

Risiko kandungan berlebih: kandungan dikendalikan pada kisaran 0,8%–1,5%; jika terlalu tinggi, akan mudah menyebabkan kerapuhan temper.

(4) Fosfor (P)

Fungsi:

Unsur berbahaya: larut dalam ferit, mengurangi keuletan dan ketangguhan (kecenderungan kerapuhan dingin).

Penguatan larutan padat: sejumlah kecil P dapat meningkatkan kekuatan, namun jumlahnya harus dikendalikan secara ketat. Penambahan unsur ini tidak direkomendasikan dalam produksi tungku frekuensi menengah.

Prinsip pengendalian: usahakan memilih bahan baku berfosfor rendah (misalnya baja bekas) dan hindari penambahan tambahan selama peleburan.

Risiko jumlah berlebih: kandungan harus kurang dari 0,035% (baja berkualitas tinggi memerlukan kurang dari 0,025%).

(5) Belerang (S)

Fungsi:

Unsur berbahaya: membentuk FeS bersama Fe, menyebabkan kerapuhan panas (retak selama proses pengerjaan pada suhu tinggi).

Pengendalian inklusi: perlu dikombinasikan dengan Mn untuk menghasilkan MnS (mengurangi kerugian).

Prinsip pengendalian: desulfurisasi dengan penambahan Mn (rasio Mn:S yang direkomendasikan 2:1 hingga 3:1).

Risiko kelebihan jumlah: kandungannya harus kurang dari 0,035% (baja khusus <0,02%).

(6) Kromium (Cr)

Fungsi:

Meningkatkan kemampuan pengerasan: menunda dekomposisi austenit dan meningkatkan kekerasan martensit.

Ketahanan korosi: membentuk lapisan oksida Cr₂O₃ yang padat (misalnya pada baja tahan karat).

Memperhalus butir: menghambat pertumbuhan butir austenit.

Prinsip penambahan: ditambahkan selama periode peleburan (titik lebur tinggi, memerlukan pelarutan pada suhu tinggi). Kandungannya biasanya 0,5%–2,0% (disesuaikan berdasarkan kebutuhan ketahanan korosi atau ketahanan aus). ketahanan aus).

(7) Molibdenum (Mo)

Fungsi:

Memperhalus butir: menghambat pengkasaran butir austenit dan meningkatkan ketangguhan.

Stabilitas suhu tinggi: meningkatkan kekerasan merah dan ketahanan terhadap deformasi kriep.

Penguatan larutan padat: meningkatkan kekuatan matriks.

Prinsip penambahan: ditambahkan selama periode peleburan (mirip dengan Cr) untuk menghindari volatilisasi pada suhu tinggi. Kandungannya biasanya 0,1%–0,3% (lebih tinggi untuk baja molibdenum tinggi).

iI. Interaksi antar unsur

(1) Efek sinergis antara C dan Si/Mn

Keseimbangan deoksidasi: Si melakukan deoksidasi terlebih dahulu, sedangkan Mn membantu desulfurisasi; namun, kelebihan Si akan menghambat efek desulfurisasi Mn.

Efek transformasi fasa: Ketika kandungan C tinggi, Mn dapat menunda transformasi perlit, sehingga menyebabkan peningkatan austenit sisa.

(2) Efek saling melengkapi antara Cr dan Mo

Penjumlahan kemampuan pengerasan: Cr dan Mo secara bersama-sama meningkatkan kemampuan pengerasan, cocok untuk baja berkekuatan tinggi (seperti HSLA).

Sinergi ketahanan terhadap korosi: Cr membentuk lapisan pasif, sedangkan Mo meningkatkan ketahanan terhadap korosi lubang (misalnya kombinasi Cr-Mo pada baja tahan karat).

(3) Bahaya sinergis dari P dan S

Kerapuhan pada suhu rendah: P memperparah kerapuhan dingin, sedangkan S menyebabkan kerapuhan panas. Risiko ini perlu dikurangi melalui pengendalian kandungan Mn dan proses produksi.

ⅲ. Kesesuaian proses peleburan tungku frekuensi menengah

(1) Optimalisasi urutan penambahan bahan

Periode peleburan: Tambahkan unsur bertitik lebur tinggi seperti Cr dan Mo untuk memastikan pelarutan sempurna.

Periode oksidasi: Tambahkan Mn secara bertahap (untuk deoksidasi + desulfurisasi). Produk dengan persyaratan tinggi dapat menggunakan teknologi tiupan oksigen, namun jumlah tiupan oksigen harus dikontrol guna mencegah oksidasi berlebih.

Periode reduksi: Tambahkan Si (deoksidasi akhir) dan suplemen Mn (jika terbakar).