Pengecoran Baja Tahan Panas dengan Proses Pengecoran Investasi

Baja tahan panas mengacu pada baja dengan ketahanan oksidasi suhu tinggi dan kekuatan suhu tinggi. Ketahanan oksidasi suhu tinggi merupakan syarat penting untuk memastikan benda kerja bekerja dalam waktu lama pada suhu tinggi. Dalam lingkungan pengoksidasi seperti udara bersuhu tinggi, oksigen bereaksi secara kimia dengan permukaan baja membentuk berbagai lapisan oksida besi. Lapisan oksida sangat longgar, kehilangan karakteristik asli baja, dan mudah rontok. Untuk meningkatkan ketahanan oksidasi suhu tinggi pada baja, elemen paduan ditambahkan ke baja untuk mengubah struktur oksida. Unsur paduan yang umum digunakan adalah kromium, nikel, kromium, silikon, aluminium dan sebagainya. Ketahanan oksidasi suhu tinggi pada baja hanya terkait dengan komposisi kimianya.

Kekuatan suhu tinggi mengacu pada kemampuan baja untuk menahan beban mekanis dalam waktu lama pada suhu tinggi. Ada dua efek utama baja di bawah beban mekanis pada suhu tinggi. Salah satunya adalah pelunakan, yaitu kekuatan menurun seiring dengan meningkatnya suhu. Yang kedua adalah rangkak, yaitu, di bawah pengaruh tegangan konstan, jumlah deformasi plastis perlahan meningkat seiring waktu. Deformasi plastis baja pada suhu tinggi disebabkan oleh slip intragranular dan slip batas butir. Untuk meningkatkan kekuatan baja pada suhu tinggi, metode paduan biasanya digunakan. Artinya, unsur paduan ditambahkan ke baja untuk meningkatkan kekuatan ikatan antar atom dan membentuk struktur yang menguntungkan. Penambahan kromium, molibdenum, tungsten, vanadium, titanium, dll., dapat memperkuat matriks baja, meningkatkan suhu rekristalisasi, dan juga dapat membentuk fase penguatan karbida atau senyawa intermetalik, seperti Cr23C6, VC, TiC, dll. Fase penguatan ini adalah stabil pada suhu tinggi, tidak larut, tidak menggumpal hingga tumbuh, dan menjaga kekerasannya. Nikel ditambahkan terutama untuk memperolehaustenit. Atom-atom pada austenit tersusun lebih rapat dibandingkan ferit, gaya ikatan antar atom lebih kuat, dan difusi atom lebih sulit. Oleh karena itu, kekuatan austenit pada suhu tinggi lebih baik. Terlihat bahwa kekuatan baja tahan panas suhu tinggi tidak hanya berkaitan dengan komposisi kimianya, tetapi juga berkaitan dengan struktur mikro.

Paduan tinggi tahan panaspengecoran bajabanyak digunakan pada saat suhu kerja melebihi 650℃. Coran baja tahan panas mengacu pada baja yang bekerja pada suhu tinggi. Perkembangan baja tuang tahan panas erat kaitannya dengan kemajuan teknologi berbagai sektor industri seperti pembangkit listrik, boiler, turbin gas, mesin pembakaran dalam, dan mesin aero. Karena perbedaan suhu dan tekanan yang digunakan oleh berbagai mesin dan perangkat, serta lingkungan yang berbeda, jenis baja yang digunakan juga berbeda.

Standar baja cor tahan panas di berbagai negara
1) Standar Cina
GB/T 8492-2002 "Kondisi Teknis untuk Pengecoran Baja Tahan Panas" menetapkan sifat mekanik mutu dan suhu ruangan dari berbagai baja tuang tahan panas.
2) Standar Eropa
Standar baja tuang tahan panas EN 10295-2002 mencakup baja tahan karat tahan panas austenitik, baja tahan karat tahan panas feritik, dan baja tahan panas dupleks austenitik-feritik, serta paduan berbahan dasar nikel dan paduan berbahan dasar kobalt.
3) Standar Amerika
Komposisi kimia yang ditentukan dalam ANSI/ASTM 297-2008 "Pengecoran Baja Tahan Panas Besi-Kromium Industri Umum, Besi-Kromium-Nikel" menjadi dasar penerimaan, dan uji kinerja mekanis hanya dilakukan bila pembeli memintanya di waktu pemesanan. Standar Amerika lainnya yang melibatkan baja tuang tahan panas termasuk ASTM A447/A447M-2003 dan ASTM A560/560M-2005.
4) Standar Jerman
Dalam DIN 17465 "Kondisi Teknis Pengecoran Baja Tahan Panas", komposisi kimia, sifat mekanik pada suhu kamar, dan sifat mekanik suhu tinggi dari berbagai tingkatan baja tuang tahan panas ditentukan secara terpisah.
5) Standar Jepang
Nilai dalam JISG5122-2003 "Coran Baja Tahan Panas" pada dasarnya sama dengan American Standard ASTM.
6) Standar Rusia
Ada 19 tingkatan baja tuang tahan panas yang ditentukan dalam GOST 977-1988, termasuk baja tahan panas kromium sedang dan kromium tinggi.

Pengaruh komposisi kimia terhadap masa pakai baja tahan panas
Ada cukup banyak unsur kimia yang dapat mempengaruhi masa pakai baja tahan panas. Efek ini diwujudkan dalam meningkatkan stabilitas struktur, mencegah oksidasi, membentuk dan menstabilkan austenit, serta mencegah korosi. Misalnya, unsur tanah jarang, yang merupakan unsur jejak dalam baja tahan panas, dapat secara signifikan meningkatkan ketahanan oksidasi baja dan mengubah termoplastisitas. Bahan dasar baja dan paduan tahan panas umumnya memilih logam dan paduan dengan titik leleh yang relatif tinggi, energi aktivasi difusi diri yang tinggi, atau energi kesalahan susun yang rendah. Berbagai baja tahan panas dan paduan suhu tinggi mempunyai persyaratan yang sangat tinggi pada proses peleburan, karena adanya inklusi atau cacat metalurgi tertentu pada baja akan mengurangi batas kekuatan ketahanan material.

Pengaruh teknologi canggih seperti perawatan solusi terhadap masa pakai baja tahan panas
Untuk material logam, penggunaan proses perlakuan panas yang berbeda akan mempengaruhi struktur dan ukuran butir, sehingga mengubah tingkat kesulitan aktivasi termal. Dalam analisis kegagalan pengecoran, banyak faktor yang menyebabkan kegagalan, terutama kelelahan termal yang menyebabkan inisiasi dan perkembangan retak. Sejalan dengan itu, ada serangkaian faktor yang mempengaruhi permulaan dan penyebaran retakan. Diantaranya, kandungan belerang sangat penting karena sebagian besar retakan terjadi di sepanjang sulfida. Kandungan belerang dipengaruhi oleh kualitas bahan baku dan peleburannya. Untuk coran yang bekerja di bawah atmosfir pelindung hidrogen, jika hidrogen sulfida terkandung dalam hidrogen, coran tersebut akan mengalami sulfurisasi. Kedua, kecukupan perlakuan larutan akan mempengaruhi kekuatan dan ketangguhan coran.