Baja Perkakas, Jenis Komposisi, Sifat Kekerasan, Pengertian Perlakuan Panas Tool Steel

Pengertian Tool Steel Baja Perkakas. Baja perkakas mengacu pada baja paduan apa saja yang dikeraskan dan digunakan sebagai perkakas. Baja perkakas adalah baja khusus atau spesial atau special steel yang memiliki mutu tinggi dan digunakan sebagai bahan atau logam pada pembuatan perkakas untuk pengubahan bentuk.

Saat ini ada berbagai macam baja perkakas yang tersedia. Sebagian besar baja perkakas adalah dari jenis baja yang dikeraskan dengan media udara, namun, baja perkakas dengan pengerasan menggunakan media minyak dan media air masih banyak tersedia.

Munculnya baja perkakas dengan pengerasan menggunakan udara melalui peningkatan konten elemen telah meningkatkan stabilitas ukuran, ketahanan aus, dan ketangguhan.

Berdasakan cara penggunaan, perlakuan panas, dan menurut paduan yang ditambahkan dalam bajanya, maka baja perkakas dapat dikelompokkan sebagai berikut:

Jenis Baja Perkakas Berdasarkan Penggunaan

Kelompok baja perkakas berdasarkan cara aplikasi atau penggunaanyan adalah

  1. Cold work, pengerjaan dingin
  2. Hot work, pengerjaan panas
  3. Hign speed, pengerjaan dengan kecepatan tinggi

Jenis Baja Perkakas Berdasarkan Perlakuan Panas

Kelompok baja perkakas berdasarkan cara perlakuan panasnya adalah:

  1. Water hardening, pengerasan dalam air
  2. Oil hardening, pengerasan dalam minyak
  3. Air hardening, pengerasan dalam udara

Jenis Baja Perkakas Berdasarkan Unsur Paduan

Kelompok baja perkakas berdasarkan unsur paduannya adalah:

  1. Unalloyed steel, atau karbon steel, baja perkakas tanpa unsur paduan atau baja karbon.
  2. Alloyed steel, baja perkakas dengan tambahan unsur paduan

Penjelasan Jenis Baja Perkakas Tool Steel 

American Iron And Steel Institute (AISI) dan Society of Automotive Engineers (SAE) mengklasifikasi baja perkakas berdasarkan grade of properties seperti berikut:

Cold Work Tool Steel

Baja perkakas ini disebut sebagai Cold Work Tool Steel karena dipakai dalam manufaktur sebagai perkakas untuk pembentukan logam pada temperature rendah (cold working).

Cold Work Tool Steel dibagi menjadi beberapa jenis berdasarkan media yang digunakan untuk quenching setelah baja dipanaskan hingga di atas temperature kritis.

Water Hardening Tool Steel, Tipe W

Water hardening atau baja karbon (tipe W) merupakan baja perkakas yang memiliki kandungan karbon antara 0,7 – 1,5 persen, dengan tambahan unsur paduan seperti kromium dan vanaduim. Umumnya baja ini memiliki kandungan karbon satu persen. Baja perkakas ini dikeraskan melalui metoda perlakuan panas dengan media pendingin air.

Komposisi Kimia  Baja Perkakas, Water Hardening Tool Steel, Tipe W

Komposisi Kimia Water Hardening Tool Steel, Tipe W
Komposisi Kimia Water Hardening Tool Steel, Tipe W

Baja ini merupakan shallow hardening kecuali untuk perkakas yang kecil di bawah 0,5 inci diameter. Baja ini dapat dikeraskan dengan hard case dan though core dan mempunyai ketahanan perubahan bentuk plastis yang rendah dengan makin tingginya temeratur.

Contoh Penggunaan Produk Water Hardening Tool Steel, Tipe W

Baja perkakas tipe W merupakan baja perkakas yang baik sekali untuk pengerjaan pada kondisi temperatur rendah. Baja perkakas ini cocok untuk pengerjaan dingin dengan kekuatan impact yang rendah atau menengah seperti, coining, cold heading, puncing, embossing dan metal/wood hand cutting tool.

Oil Hardening Cold Work Tool Steel, Tipe O

Tipe O1 hingga O7 adalah jenis baja perkakas dengan unsur paduan rendah yang harus dikeraskan dengan pendinginan dalam media minyak. Ukuran penampang benda kerja yang lebih dari 2 in. (50 mm) biasanya menunjukkan kekerasan bagian dalam yang lebih rendah.

Komposisi Kimia Baja Perkakas Oil Hardening Cold Work Tool Steel, Tipe O

Komposisi kimia merujuk pada ASTM Designation: A 681 – 08, pada Standard Specification for Tool Steels Alloy.

Komposisi Kimia Baja Perkakas Oil Hardening Cold Work Tool Steel, Tipe O
Komposisi Kimia Baja Perkakas Oil Hardening Cold Work Tool Steel, Tipe O

Baja perkakas ini digunakan untuk aplikasi yang tidak dapat dilakukan dengan menggunakan baja perkakas dari tipe W.  Baja perkakas ini memiliki kelebihan dalam mengatasi masalah yang timbul dan sulit bila menggunakan perkakas dari tipe W, yaitu water hardening steel.

Baja ini mengandung karbon yang relatif tinggi untuk mendapatkan ketahanan aus tinggi. Kandungan karbonnya antara 0,85 – 1,55 persen, dengan tambahan unsur-unsur seperti kromium, molibdenum, dan wolfram.

Dengan unsur- unsur yang terkandungnya, baja perkakas ini memiliki kemampuan pengerasan yang lebih besar dibanding perkakas dari tipe water hardening steel, tipe W. Karbon yang tinggi menyebabkan perkakas ini memiliki keuluetan yang rendah, atau getas.

Contoh Penggunaan Produk Oil Hardening Cold Work Tool Steel, Tipe O

Baja perkakas tipe tipe O banyak diaplikasikan untuk pengerjaan pada temperatur rendah seperti: blanking, bending, trimming, coining, shearing, shaping die, thread rolling dies, knurling tool.

Air Hardening Cold Work Tool Steel, Tipe A

Tipe A2 hingga A10 mencakup rentang kandungan karbon yang luas dan sejumlah unsur paduan. Baja perkakas jenis Cold Work tool steel A2 – A10 memiliki kemampu kerasan yang tinggi dan dapat dikeraskan dengan pendinginan di udara.

Jenis cold work tool steel dengan kandungan karbon rendah yaitu tipe A8 dan A9 memiliki ketahanan aus yang lebih rendah, namun menawarkan ketangguhan yang lebih besar daripada yang lain dalam grup ini.

Sedangkan Tipe A7, dengan karbon yang lebih tinggi dan vanadium yang juga tinggi, menawarkan ketahanan aus yang luar biasa tetapi pada tingkat ketangguhan yang sangat rendah.

Komposisi Kimia Baja Perkakas Air Hardening Cold Work Tool Steel, Tipe A

Komposisi Kimia Baja Perkakas Air Hardening Cold Work Tool Steel, Tipe A
Komposisi Kimia Baja Perkakas Air Hardening Cold Work Tool Steel, Tipe A

Baja perkakas ini mengandung karbon antara 0,5 sampai 2,25 persen, dengan unsur tambahan mangan antara 0,4 sampai 3,2 persen, kromium, dan molibdenum.

Baja perkakas ini memiliki kemampuan mesin yang relatif sama dengan oil atau water hardening tool steel. Namun demikian perkakas ini memiliki kestabilam dimensi yang jauh lenih baik. Kandungan mangan yang tinggi mampu mengurangi scale yang terjadi selama pemanasan hingga dimensinya tidak banyak berkurang.

Contoh Penggunaan Produk Air Hardening Cold Work Tool Steel, Tipe A

Penggunaan atau aplikasi dari baja perkakas ini adalah: untuk rolling dies, long slender bronches, atau tool yang mensyaratkan ketahanan distorsi dan abrasi yang tinggi.

High Carbon High Chromium Cold Work Tool Steel, Tipe D

High Carbon High Chromium Cold Work Tool Steel Tipe D2 hingga D7 dicirikan oleh kandungan karbon yang tinggi dan kandungan krom tinggi. Baja perkakas ini menunjukkan ketahanan pada abrasi yang sangat tinggi. Jenis yang mengandung molibdenum dapat dikeraskan di udara dan memberikan stabilitas dimensi tinggi saat perlakuan panas.

Komposisi Kimia Baja Perkakas High Carbon High Chromium Cold Work Tool Steel, Tipe D

Komposisi Kimia Baja Perkakas High Carbon High Chromium Cold Work Tool Steel, Tipe D
Komposisi Kimia Baja Perkakas High Carbon High Chromium Cold Work Tool Steel, Tipe D

Baja perkakas ini memiliki ketahanan aus dan kemampuan pengerasan yang tinggi. Sifat ini diperoleh karena baja ini mengandung unsur-unsur paduan yang sangat tinggi. Baja dari tipe ini memiliki kandungan karbon antara 1,4 sampai 2, 5 persen, kromium sekitar 11 hingga 13, 5 persen dengan unsur paduan molibdenum antara 0,7 – 1,2 persen dengan tambahan unsur kobal 2,5 – 3,5 persen.

Perkakas ini memiliki ketahanan terhadap perubahan demensi, ketahanan perubahan bentuk plastis pada temperatur panas. Namun demikian, baja ini rentan atau mudah terjadi edge brittlesness. Sehingga baja perkakas ini tidak cocok digunakan sebagai edge cutting tool.

Contoh Penggunaan Produk High Carbon High Chromium Cold Work Tool Steel Tipe D

Aplikasi dari perkakas ini adalah: untuk wire drawing dies, master gages, blanking, piercing dies, dan penggunaan lainnya yang memerlukan kestabilan dimensi.

Shock Resistance Tool Steel, Tipe S

Shock Resistance Tool Steel, diidentifikasi dengan symbol huruf S. Baja perkakas dengan Tipe S1 hingga S7 bervariasi dalam konten paduan tetapi dimaksudkan untuk menahan beban kejut atau goncangan saat aplikasi atau penggunaa.

Komposisi Kimia Baja Perkakas Shock Resistance Tool Steel, Tipe S

Komposisi kimia berdasarkan ASTM Designation: A 681 – 08, pada Standard Specification for Tool Steels Alloy.

Komposisi Kimia Baja Perkakas Tool Steel Comp S
Komposisi Kimia Baja Perkakas Tool Steel Comp S

Baja perkakas ini memiliki kandungan karbon yang dapat menghasilkan kekerasan hingga 60 HRC dengan silikon, kromium, molibdenum, dan wolfram.  Baja tipe S digunakan untuk pengerjaan yang mengalami kejutan pada temperatur normal atau rendah dan tidak memerlukan ketahanan abrasi yang tinggi. Baja dari tipe S dikeraskan melalui metoda perlakuan panas dengan media pendingin minyak.

Contoh Penggunaan Produk Shock Resistance Tool Steel, Tipe S

Baja perkakas ini biasa digunakan pada pengerjaan atau aplikasi, pneunematic chisels, heavy duty shear blades, punches, rivet buster, dan dapat digunakan pada bagian-bagian mesin yang mengalami shock yang tinggi.

Hot Work Tool Steel, Tipe H

Hot Work Tool Steel mencakup baja AISI seri H. Baja ini memiliki ketahanan aus yang tinggi dan dapat menahan suhu yang relatif tinggi, biasanya 300 hingga 650ºC. Baja-baja ini selanjutnya dikategorikan sebagai: tipe kromium; jenis tungsten; dan tipe molibdenum.

Baja perkakas dari tipe H memiliki kandungan karbon medium/sedang yaitu antara 0,35 – 0,45 persen, dengan kandungan paduan utamanya adalah kromium, molibdenum dan wolfram.

Komposisi Kimia Baja Perkakas Hot Work Tool Steel, Tipe H

Komposisi Kimia Baja Perkakas Hot Work Tool Steel, Tipe H
Komposisi Kimia Baja Perkakas Hot Work Tool Steel, Tipe H

Hot work tool steel diklasifikasikan menjadi tiga tipe yang berdasarkan pada jumlah dominan paduan yang terkandungnya.

1.) Chromium Hot Work Tool Steel, Tipe H11 – H16

Jenis H10 hingga H19 dicirikan dengan kandungan kromium yang disertai dengan elemen paduan lainnya. Empat yang pertama, mengandung molibdenum, menawarkan ketangguhan yang sangat baik dan pengerasan yang tinggi dan sering digunakan dalam aplikasi pekerjaan dingin yang membutuhkan ketangguhan pada tingkat kekerasan yang relatif tinggi.

Baja perkakas ini mengadung kromium antara 3 – 5,5 persen dengan paduan vanadium antara 0,25 samapi 1,2 persen, wolfram antara 1,0 – 5,25 dan molibdenum antara 1,1 – 3,0 persen. Baja perkakas ini mengadung karbon antara 0,35 – 0,45 persen.

Dengan komposisi ini dapat diperoleh baja perkakas yang memilii red hardening, deep hardening yang baik dengan ketahanan dimensi yang baik selama perlakuan panas.

2.) Tungsten Hot Work Tool Steel, Tipe H20 – H26

Jenis H21 hingga H26 dicirikan dengan kandungan tungsten yang disertai dengan tambahan elemen paduan lainnya. Baja ini menawarkan ketahanan yang lebih besar terhadap efek pelunakan dari suhu servis yang tinggi tetapi menunjukkan tingkat ketangguhan yang lebih rendah.

Baja perkakas dari kelompok ini mengandung wolfram/tungsten antara 8,5 – 19 persen, dengan kandungan kromium antara 2,0 – 12,75 persen dan vanadium maksimum satu persen. Baja perkakas ini mengandung karbon antara 0,25 – ,45 persen.

Komposisi paduan yang dimiliki oleh baja perkakas ini, mampu meningkatkan ketahanan perubahan plastis pada temperaur tinggi. Namun menjadi lebih rapuh pada pengerjaan pengerasan, work hardening, dan sulit berhasil pada perlakuan dengan pendinginan menggunakan air.

3.) Molybdenum Hot Work Tool Steel, Tipe H41 – H43

Jenis H41 hingga H43 adalah modifikasi rendah karbon dari baja perkakas molibdenum berkecepatan tinggi dan memiliki karakteristik yang mirip dengan jenis tungsten.

Baja perkakas dari tipe ini mengandung molibdenum antara 4,5 sampai 8,5 persen, dengan kandungan kromium antara 3,5 – 4,5 persen, dan vanadium antar 1,0 sampai 2,2 persen. Baja perkakas ini mengandung karbon antara 0,50 sampai dengan 0,75 persen

Baja perkakas ini memiliki sifat-sifat yang hampir sama dengan baja pekakas dari tipe H20 – H26, namun dengan harga yang relatif lebih murah.

Contoh Penggunaan Produk Chromium Hot Work Tool Steel, Tipe H11 – H16

Tipe baja perkakas ini mengandung paduan yang tahan terhadap temperatur kerja yang tinggi. Dengan demikian perkakas dari tipe ini akan sangat baik digunakan untuk penggunaan seperti: hot forming dies, hot extrusion dies, hot shearing, die casting dies. Dan plastic moulding dies.

AISI H13 adalah baja perkakas hot work yang paling umum digunakan, yang sebagian besar digunakan dalam ekstrusi aluminium dan die-casting.

Perlakuan Panas Baja Perkakas Tool Steel Heat Treatment

Untuk mendapatkan sifat sifat yang sesuai dengan aplikasinya, maka baja perkakas harus melalui proses perlakuan panas tertentu. Berikut akan diuraikan perlakuan pana baja berkakas secara singkat untuk beberapa tipe saja.

Perkakuan Panas Baja Perkakas Tipe AISI A6

Perlakuan Panas Annealing Air Hardening Cold Work Tool Steel Tipe AISI A6

Baja perkakas tipe AISI A6 dapat dianil dalam tungku atmosfer terkendali (controlled atmosphere furnace) atau dibungkus dengan foil baja tahan karat. Kemudian benda kerja dipanaskan antara temperature 735 Celcius hingga 750° Celcius dan tahan sekitar satu jam untuk setiap inci ketebalan.

Setelah waktu tahan tercapai, dinginkan benda kerja secara lambat yaitu 20° Celcius per jam hingga temperatur mencapai 538° Celcius.

Kekerasan yang diperoleh dari perlakuan panas anil ini biasanya antara 212 hingga 235 Brinell BHN.

Perlakuan Panas Hardening Cold Work Tool Steel Tipe AISI A6

Baja perkakas tipe AISI A6 dipanaskan hingga 830° hingga 871°C dalam tungku hampa udara atau atmosfer yang terkontrol. Ditahan beberapa waktu pada temperature pemanasan, agar panas merata pada seluruh benda kerja.

Kemudian benda kerja didinginkan di udara hingga mencapai temperature antara 52 – 66° Celcius.

Untuk benda kerja yang berkuran besar atau bentuk yang rumit, disarankan dilakukan pemanasan awal pada tempertur antara 649 ° hingga 677° Celcius.

Perlakuan Panas Temperting Air Hardening Cold Work Tool Steel Tipe AISI A6

Tempering merupakan perlakuan panas yang diterapkan setelah proses hardening untuk mendapatkan sifat ketangguhan yang memadai. Setelah benda kerja didinginkan hingga temperatur kamar atau antara 38° hingga 52° Celcius, proses tempering harus segera dimulai. Untuk mendapatkan kekerasan yang relative tinggi dengan distorsi yang minimum maka baja perkakas tipe AISI A6 harus ditemper pada temperatur antara 177° hingga 205° Celcius.

Bahkan benda kerja kecilpun disarankan untuk dikeraskan selama satu jam atau waktu temper satu jam per satu inci ketebalan.

Tabel Dan Grafik Kekerasan Hasil Perlakuan Panas Tempering Tool Steel Tipe AISI A6

Pengaruh temperature temper pada baja perkakas Air Hardening Cold Work Tool Steel Tipe AISI A6  yang di hardening pada Temperatur 843 Celcius dapat dilihat pada tabel berikut:

Tabel Temperatur Tempering dan Kekerasan Hasil Perlakuan Panas Tempering Tool Steel Tipe AISI A6
Tabel Temperatur Tempering dan Kekerasan Hasil Perlakuan Panas Tempering Tool Steel Tipe AISI A6

Grafik Hubungan Kekerasan Dengan Temperatut Tempering Cold Work Tool Steel Tipe AISI A6

Hubungan kekerasan dengan temperature temper pada baja perkakas Air Hardening Cold Work Tool Steel Tipe AISI A6  yang di hardening pada Temperatur 843 Celcius dapat dilihat pada gambar berikut:

Grafik Hubungan Temperatur Tempering dan Kekerasan Hasil Perlakuan Panas Tempering Tool Steel Tipe AISI A6
Grafik Hubungan Temperatur Tempering dan Kekerasan Hasil Perlakuan Panas Tempering Tool Steel Tipe AISI A6

Perlakuan Panas Oil Hardening Cold Work Tool Steel, Tipe O1

Secara umum, perlakuan panas yang dilakukan terhadap baja perkakas tipy AISI O1 adalah Hardening dan Temperig seperti penjelasan berikut:

Perlakuan Panas Hardening Cold Work Tool Steel, Tipe AISI O1

Baja perkakas tipy AISI O1 harus dipanaskan secara perlahan antara temperature 802° hingga 816° Celcius, dan ditahan pada temperature ini sampai benar-benar dan seragam. Kemudian didinginkan dalam media pendingin berupa minyak hangat.

Ketika benda kerja telah dingin dan mencapai temperature sekitar 66° Celcius, Benda kerja harus segera dikeluarkan dari minyak dan dipindahkan ke dalam tungku tempering.

Perlakuan Panas Tempering Cold Work Tool Steel, Tipe AISI O1

Setelah benda kerja selesai perlakuan panas hardening, dan didinginkan hingga temperatur kamar atau mencapai temperature 38° hingga 52° Celcius, maka proses tempering harus segera dilakukan.

Untuk baja perkakas seperti blanking dies dan cold forming dies biasanya harus dipanaskan pada temperature sekitar 190° hingga 205° Celcius selama satu jam. Benda kerja dengan dimensi besar dan perkakas untuk pekerjaan berat dibutuhkan temperatur temper antara 218° hingga 246° Celcius.

Tabel Dan Grafik Kekerasan Hasil Perlakuan Panas Tempering Tipe AISI O1

Pengaruh temperature temper pada baja perkakas Cold Work Tool Steel Tipe AISI O1 dapat dilihat pada table dan gambar berikut:

Tabel Kekerasan Hasil Perlakuan Panas Tempering Tipe AISI O1
Tabel Kekerasan Hasil Perlakuan Panas Tempering Tipe AISI O1

Grafik Hubungan Kekerasan Dengan Temperatur Tempering Cold Work Tool Steel Tipe AISI O1

Grafik Hubungan Kekerasan Dengan Temperatur Tempering Cold Work Tool Steel Tipe AISI O1
Grafik Hubungan Kekerasan Dengan Temperatur Tempering Cold Work Tool Steel Tipe AISI O1

Perlakuan Panas Hot Work Tool Steel, Tipe AISI H13

Perlakuan panas yang biasa diterapkan pada baja perkakas tipe AISI H13 adalah Annealing, hardening dan tempering seperti penjelasan berikut:

Perlakuan Panas Annealing Hot Work Tool Steel, Tipe AISI H13

Benda kerja dipanaskan secara perlahan hingga temperature 844° Celcius. Waktu penahanan adalah satu jam per inci ketebalan. Setelah waktu tahan tercapai, dinginkan benda kerja dengan laju 24° C per jam hingga mencapai 538° Celcius dan lanjutkan dengan udara.

Untuk melindungi permukaan benda kerja, gunakan tungku atmosfer terkendali atau bungkus benda kerja dengan foil stainless steel. Kekerasan hasil dianil untuk baja perkakas tipe AISI H13 adalah 217 Brinell (BHN).

Perlakuan Panas Hardening Hot Work Tool Steel, Tipe AISI H13

Selama perlakuan panas, permukaan benda kerja perkakas tipe AISI H13 harus dilindungi dari kontak dengan lingkiungan, dengan cara menggunakan tungku vakum (atmosffer tekontrol) yang dikendalikan atmosfernya atau dengan menggunakan bungkus foil stainless steel.

Benda kerja dipanaskan terlebih dahulu pada temperatur pemanasan awal (preheating temperature) antara 760° hingga 816° Celcius dan tahan pada temperature ini agar panasnya merata. Kemudian dinaikkan temperature hingga mencapai temperatur hardeninig antara 996° C hingga 1010° Celcius.

Benda kerja ditahan pada temperature hardening selama minimal 30 menit untuk tiap inci pertama, dan ditambah 20 menit untuk setiap inci tambahan ketebalan. Jika waktu tahan sudah tercapai, maka benda kerja dinginkan dengan media udara. Sebagian benda kerja perkakas tipe AISI H13 mungkin memerlukan pendinginan dengan udara yang bertekanan.

Perlakuan Panas Tempering Hot Work Tool Steel, Tipe AISI H13

Setelah benda kerja selesai perlakuan panas hardening, dan didinginkan hingga temperatur kamar atau mencapai temperature 38° hingga 52° Celcius, maka proses tempering harus segera dilakukan.

Waktu tempering yang lama dan temper yang berulang direkomendasikan untuk baja perkakas tipe Hot Work Tool Steel.

Tempering pertama harus dipertahankan pada temperature temper selama satu jam per inci ketebalan.

Temperatur kedua harus dilakukan pada temperatur sekitar 5° Celcius lebih rendah dari temper pertama. Pengulangan proses tempering akan memberikan manfaat secara teknis dan mungkin diperlukan untuk mencapai kekerasan yang diinginkan.

Semua baja perkakas tipe Hot Work Tool Steel harus ditemper pada temperatur minimum 50° Celcius di atas temperatur operasi maksimum perkakas.

Struktur Mikro Baja Perkakas Hot Work Tool Steel Tipe AISI H13

Struktur mikro yang dimiliki oleh baja perkakas tipe AISI H13 setelah perlakuan panas dapat dilihat pada gambar berikut:

Struktur Mikro Perlakuan Panas Baja Perkakas Hot Work Tool Steel Tipe AISI H13
Struktur Mikro Perlakuan Panas Baja Perkakas Hot Work Tool Steel Tipe AISI H13

Gambar a) menunjukkan struktur mikro baja perkakas H13 setelah perlakuan panas anil, sedangkan gambar b) merupakan struktur mikro matensit temper hasil perlakuan panas hardening quenching yang dilanjutkan dengan tempering.

Mikrostruktur baja perkakas AISI H13 yang telah di anil terdiri dari partikel karbida halus M23C6 dan M7C3 yang terdispersi dalam matriks ferit. Notasi M adalah unsur paduan dalam baja perkakas yaitu Chrome, dan Vanadium.

Pada temperatur austenisasi, partikel partikel karbida akan terlarut dalam matriks austenit. Proses pendinginan yang cepat diakhir proses hardening dapat menghambat terjadinya pengendapan partikel partikel karbida.

Struktur mikro benda kerja hasil hardening adalah dari martensit, sedangkan struktur mikro benda kerja setelah proses tempering terdiri dari martensit tempered dan distribusi beberapa karbida yang diendapkan.

Adapun sedikit partikel karbida dalam matriks benda kerja yang ditemper adalah vanadium karbida yang tidak larut selama proses austenisasi.

Tabel Kekerasan Hasil Perlakuan Panas Tempering Tipe AISI H13

Pengaruh temperature temper pada baja perkakas Hot Work Tool Steel Tipe AISI H13 dapat dilihat pada table dan gambar berikut:

Tabel Kekerasan Hasil Perlakuan Panas Tempering Tipe AISI H13
Tabel Kekerasan Hasil Perlakuan Panas Tempering Tipe AISI H13

Grafik Hubungan Kekerasan Dengan Temperatur Hasil Perlakuan Panas Tempering Tipe AISI H13

Grafik Hubungan Kekerasan Dengan Temperatur Hasil Perlakuan Panas Tempering Tipe AISI H13
Grafik Hubungan Kekerasan Dengan Temperatur Hasil Perlakuan Panas Tempering Tipe AISI H13

Baja Perkakas, Jenis Komposisi, Sifat Kekerasan, Pengertian Perlakuan Panas Tool Steel

Pengertian Tool Steel Baja Perkakas. Baja perkakas mengacu pada baja paduan apa saja yang dikeraskan dan digunakan sebagai perkakas. Baja perkakas adalah...

Diagram Continuous Cooling Transformation CCT, Pengertian Fungsi Cara Aplikasi

Pengertian Diagram Continuous Cooling Transformation , atau biasa disebut CCT Diagram, merupakan diagram yang menggambarkan hubungan antara...

Diagram Fasa Sistem Besi - Besi Karbida, Contoh Soal Perhitungan Fraksi Fasa

Diagram Fasa Sistem Besi - Besi Karbida.  Diagram kesetimbangan besi-besi karbida dapat dijadikan sebagai dasar untuk mempelajari paduan besi baja. Diagram ...

Mekanisme Pembentukan Struktur Pearlite, Contoh Soal Perhitungan Reaksi Eutectoid

Reaksi Eutectoid Pada Diagram Fasa Besi – Besi Karbida Reaksi eutectoid adalah reaksi dekomposisi larutan padat intertisi austenite yang mengandung k...

Pembentukan Struktur Upper Lower Bainite Diagram CCT

Pengertian Struktur Bainit.  Bainit adalah struktur antara yang terbentuk pada temperatur di atas temperatur awal martensit namun di bawah temperatur...

Struktur Kristal Austenit, Ferit, Lath Plate Martensit, Pengaruh Karbon Kekerasan

Struktur Kristal Face Centered Cubic FCC Besi Baja Austenit, Austenit mempunyai struktur sel FCC, face centered cubic, atau kubik pusat sisi, kps. Pada...

Jenis Baja Tahan Karat, Pengertian Contoh Sifat Mekanik Stainless Steel,

Pengertian Baja Tahan Karat.  Baja tahan karat merupakan kelompok dari baja paduan yang mempunyai sifat atau karakterisasi khusus. Ciri umum dari baja ...

Tipe Jenis Baja Tahan Karat Duplex

Pengertian/ Definisi Baja Tahan Karat Duplex.  Baja tahan karat duplex merupakan baja tahan karat dengan dua fasa. Baja ini mempunyai struktur austenit ...

Karakteristik Sifat Material Bahan Logam

Pengertian Sifat Material Bahan logam. Secara umum sifat atau karakteristik bahan atau material dapat dikelompokkan menjadi empat, yaitu: Sifat Mekanik,...

Contoh Soal Perhitungan Rumus Modulus Elastisitas Young Bulk Volume Geser, Pengertian Diagram

Pengertian Modulus Young.  Modulus Young sering disebut juga sebagai Modulus elastisitas yang merupakan perbandingan antara tegangan dan regangan aksial ...

Kurva Tegangan Regangan Rekayasa, Nominal Logam.

Pengertian Tegangan Rekayasa/Nominal/Tekink.  Sifat-sifat mekanik bahan atau logam yang dikuantifikasikan dengan kuat tarik, kuat luluh, perpanjangan ...

Kurva Tegangan Regangan Sejati, Sebenarnya

Kurva regangan regangan sejati atau biasa juga disebut kurva tegangan regangan sebenarnya dapat dihitung dengan menggunakan data dari kurva tegangan regangan...

Menentukan Kuat Tarik Luluh Elongasi Nominal Sebenarnya Pengertian Contoh Soal Perhitungan,

Pengertian Definisi Sifat Mekanik Bahan Logam.  Pengujian bahan atau logam bertujuan untuk mendapatkan atau mengetahui beberapa sifat bahan logam dengan ...

Pengertian-Menentukan Kekuatan Tarik Bahan Logam, Tensile Strength

Kekuatan tarik yang dimiliki bahan logam akan menunjukkan kemampuan bahan dalam menahan gaya tarik sebelum mengalami perubahan penampang atau penciutan....

Pengertian-Menentukan Keuletan Bahan Logam, Ductility

Keuletan bahan logam adalah sifat yang menunjukkan kemampuan bahan logam untuk bertambah panjang ketika diberi beban atau gaya tarik.  Besaran ini...

Daftar Pustaka:

  1. ASM Handbook, 1992, “Metallography and Microstructures”, Volume 9, American Society for Metal,
  2. Thelning, K. E., 1984, “Steel And Its Heat treatment”, Second Edition, Butterworth.
  3. Callister, Jr. William D. ,2010, “Materials Science And Engineering An Introduction”, 8th edition, Utah, John Wiley & Sons,inc.
  4. Alro Steel, 2020, “Tool & Die Steel Handbook” Metals, Industrial Supplies, Plastics
  5. ASTM Standar, 2008, “Standard Specification for Tool Steels Alloy, Designation: A 681 – 08,

Versi Awal

Baja perkakas adalah baja khusus atau spesial atau special steel yang memiliki mutu tinggi dan digunakan sebagai bahan atau logam pada pembuatan perkakas untuk pengubahan bentuk.

Berdasakan cara penggunaan, perlakuan panas, dan menurut paduan yang ditambahkan dalam bajanya, maka baja perkakas dapat dikelompokkan sebagai berikut:

Kelompok baja perkakas berdasarkan cara penggunaan:

  1. Cold work, pengerjaan dingin
  2. Hot work, pengerjaan panas
  3. Hign speed, pengerjaan dengan kecepatan tinggi

Kelompok baja perkakas berdasarkan cara perlakuan panas:

  1. Water hardening, pengerasan dalam air
  2. Oil hardening, pengerasan dalam minyak
  3. Air hardening, pengerasan dalam udara

Kelompok baja perkakas berdasarkan unsur paduannya:

  1. Unalloyed steel, atau karbon steel, baja perkakas tanpa unsur paduan atau baja karbon.
  2. Alloyed steel, baja perkakas dengan tambahan unsur paduan

Jenis Jenis Baja Perkakas Tool Steel 

American Iron And Steel Institute (AISI) dan Society of Automotive Engineers (SAE) mengklasifikasi baja perkakas berdasarkan grade of properties seperti berikut:

Water Hardening Tool Steel, Group W

Water hardening atau baja karbon (group W) merupakan baja perkakas yang memiliki kandungan karbon antara 0,6 – 1, 4 persen, dengan tambahan kromium dan vanaduim. Umumnya baja ini memiliki kandungan karbon satu persen. Baja perkakas ini dikeraskan dengan metoda perlakuan panas dengan media pendingin air.

Baja ini merupakan shallow hardening kecuali untuk perkakas yang kecil di bawah 0,5 inci diameter. Baja ini dapat dikeraskan dengan hard case dan though core dan mempunyai ketahanan perubahan bentuk plastis yang rendah dengan makin tingginya temeratur.

Baja perkakas group W merupakan baja perkakas yang baik sekali untuk pengerjaan pada kondisi temperatur rendah. Baja  perkakas ini cocok untuk pengerjaan dingin dengan kekuatan impact yang rendah atau menengah seperti, coining, cold heading, puncing, embossing dan metal/wood hand cutting tool.

Shock Resistance Tool Steel, Group S

Baja perkakas ini memiliki kandungan karbon yang dapat menghasilkan kekerasan hingga 60 HRC dengan silikon, kromium, molibdenum, dan wolfram.  Baja group S digunakan untuk pengerjaan yang mengalami kejutan pada temperatur normal atau rendah dan tidak memerlukan ketahanan abrasi yang tinggi. Baja dari group S dikeraskan melalui metoda perlakuan panas dengan media pendingin minyak.

Baja perkakas ini biasa digunakan pada pengerjaan atau aplikasi, pneunematic chisels, heavy duty shear blades, punches, rivet buster, dan dapat digunakan pada bagian-bagian mesin yang mengalami shock yang tinggi.

Oil Hardening Cold Work Tool Steel, Group O

Baja perkakas ini digunakan untuk aplikasi yang tidak dapat dilakukan dengan menggunakan baja perkakas dari group W.  Baja perkakas ini memiliki kelebihan dalam mengatasi masalah yang timbul dan sulit bila menggunakan perkakas dari group W, yaitu water hardening steel.

Baja ini mengandung karbon yang relatif tinggi untuk mendapatkan ketahanan aus tinggi. Kandungan karbonnya antara 0,90 -1,45 persen, dengan tambahan unsur-unsur seperti kromium, molibdenum, dan wolfram. Dengan unsur-unsur yang terkandungnya, baja perkakas ini memiliki kemampuan pengerasan yang lebih besar dibanding perkakas dari group water hardening steel, Group W. Karbon yang tinggi menyebabkan perkakas ini memiliki keuluetan yang rendah, atau getas.

Baja perkakas tipe group O banyak diaplikasikan untuk pengerjaan pada temperatur rendah seperti: blanking, bending, trimming, coining, shearing, shaping die, thread rolling dies, knurling tool.

Air Hardening Cold Work Tool Steel, Group A

Baja perkakas ini mengandung karbon antara 1,00 sampai 2,25 persen, dengan unsur tambahan mangan antara 2,0 sampai 3 persen, kromium, dan molibdenum.

Baja perkakas ini memiliki kemampuan mesi yang relatif sama dengan oil atau water hardening tool steel. Namun demikian perkakas ini memiliki kestabilam dimensi yang jauh lenih baik. Kandungan mangan yang tinggi mampu mengurangi scale yang terjadi selama pemanasan hingga dimensinya tidak banyak berkurang.

Penggunaan atau aplikasi dari baja perkakas ini adalah: untuk rolling dies, long slender bronches, atau tool yang mensyaratkan ketahanan distorsi dan abrasi yang tinggi.

High Carbon High Chromium Cold Work Tool Steel, Gruop D

Baja perkakas ini memiliki ketahanan aus dan kemampuan pengerasan yang tinggi. Sifat ini diperoleh karena baja ini mengandung unsur-unsur paduan yang sangat tinggi. Baja dari group ini memiliki kandungan karbon antara 1,0 sampai 2,35 persen, kromium sekitar 12 persen dengan unsur paduan molibdenum sekitar satu persen dengan tambahan unsur kobal tiga persen.

Perkakas ini memiliki ketahanan terhadap perubahan demensi, ketahanan perubahan bentuk plastis pada temperatur panas. Namun demikian, baja ini rentan atau mudah terjadi edge brittlesness. Sehingga baja perkakas ini tidak cocok digunakan sebagai edge cutting tool.

Aplikasi dari perkakas ini adalah: untuk wire drawing dies, master gages, blanking, piercing dies, dan penggunaan lainnya yang memerlukan kestabilan dimensi.

Hot Work Tool Steel, Group H

Baja perkakas dari group H memiliki kandungan karbon medium/sedang yaitu antara 0,25 – 0,55 persen, dengan kandungan paduan utamanya adalah kromium, molibdenum dan wolfram.

Group baja ini mengandung paduan yang tahan terhadap temperatur kerja yang tinggi. Dengan demikian perkakas dari group ini akan sangat baik digunakan untuk penggunaan seperti: hot forming dies, hot extrusiondies, hot shearing, die casting dies. Dan plastic moulding dies.

Hot work tool steel diklasifikasikan menjadi tiga group yang berdasarkan pada jumlah dominan paduan yang terkandungnya.

1.) Chromium Hot Work Tool Steel, Group H11 – H16

Baja perkakas ini mengadung kromium antara 5 – 7 persen dengan paduan vanadium antara 0,4 samapi 1,0 persen, wolfram antara 1,5 – 7,0 dan molibdenum antara 1,5 – 5,0 persen. Baja perkakas ini mengadung karbon antara 0,25 – 0,55 persen.

Dengan komposisi ini dapat diperoleh baja perkakas yang memilii red hardening, deep hardening yang baik dengan ketahanan dimensi yang baik sejak perlakuan panas.

2.) Tungsten Hot Work Tool Steel, Group H20 – H26

Baja perkakas dari kelompok ini mengandung wolfram/tungsten antara 9,0 – 18 persen, dengan kandungan kromium antara 2,0 – 12,0 persen dan vanadium maksimum satu persen. Baja perkakas ini mengandung karbon antara 0,25 – ,45 persen.

Komposisi paduan yang dimiliki oleh baja perkakas ini, mampu meningkatkan ketahanan perubahan plastis pada temperaur tinggi. Namun menjadi lebih rapuh pada pengerjaan pengerasan, work hardening, dan sulit berhasil pada perlakuan dengan pendinginan menggunakan air.

3.) Molybdenum Hot Work Tool Steel, Group H41 – H43

Baja perkakas dari group ini mengandung molibdenum antara 5,0 sampai 8,0 persen, dengan kandungan kromium sekitar 4,0 persen, dan vanadium antar 1,0 sampai 2,0 persen. Baja perkakas ini mengandung karbon antara 0,55 sampai dengan 0,65 persen

Baja perkakas ini memiliki sifat-sifat yang hampir sama dengan baja pekakas dari group H20 – H26, namun dengan harga yang relatif lebih murah.

error: Content is protected !!