D2 Steel
D2 adalah baja perkakas dan baja pisau yang umum. Dikenal juga dengan nama lain seperti sebutan Jepang SKD11, sebutan Jerman 1.2379, Hitachi SLD, Uddeholm Sverker 21, dan masih banyak lagi lainnya. Sudah berapa lama? Dari mana asalnya? Siapa yang mulai menggunakannya untuk pisau? Bagaimana sifat-sifatnya dibandingkan dengan baja lainnya? Temukan jawabanmu di sini!
Baja Kromium Awal
Perkembangan baja D2 sebagian bertepatan dengan penemuan baja tahan karat serta baja kecepatan tinggi. Anda dapat membaca artikel tentang sejarah baja tahan karat di sini atau sejarah baja berkecepatan tinggi di sini. D2 adalah bagian dari kategori baja perkakas yang disebut baja “karbon tinggi, kromium tinggi”. Produksi baja paduan kromium tidak praktis sampai ferrochromium dikembangkan pada tahun 1821 dan lebih praktis lagi pada tahun 1895 dengan pengembangan ferrochromium rendah karbon. Baja pertama yang diproduksi secara komersial dengan penambahan kromium dilakukan pada tahun 1861 oleh Robert Mushet, penemu baja perkakas pertama [1]. Paten baja kromium diberikan kepada Julius Baur di New York pada tahun 1865 [1]. Robert Hadfield melaporkan sifat-sifat baja paduan kromium pada tahun 1892 dan juga membahas baja karbon tinggi, baja kromium tinggi yang masih dalam masa pertumbuhan [2]. Namun, ia menyimpulkan bahwa kemampuan tempa paduannya buruk dan sering retak, dan mengatakan bahwa baja dengan 1,27% C dan 11,13% Cr berada pada batasnya.
Development of High Carbon, High Chromium Steels
Setelah tahun 1900 jumlah orang yang bereksperimen dengan baja kromium dan baja perkakas pada umumnya meledak [1]. Tanggal tersebut bertepatan dengan ditemukannya baja berkecepatan tinggi yang saya tautkan di atas. Pada awal periode tersebut juga mereka mengembangkan baja berkecepatan tinggi yang menggunakan paduan Cr dan bukan paduan Mn untuk kemampuan pengerasannya, dimana mereka menggunakan sekitar 4% Cr. Mereka juga menambahkan tungsten dalam jumlah besar untuk kekerasan panas. Periode perkembangan pesat yang terjadi segera setelah tahun 1900 sangat sulit untuk ditentukan. Banyak perusahaan dan masyarakat mengembangkan baja, dan terdapat juga penyalinan secara luas. Tulisan James Gill pada tahun 1929 melaporkan bahwa ia tidak dapat menemukan perusahaan mana yang pertama kali memproduksi baja karbon tinggi kromium tinggi [1]. Dalam buku Becker High Speed Steel pada tahun 1910 ia melaporkan bahwa baja dengan 2,25% C dan 15% Cr digunakan di Eropa, khususnya di Perancis. Di Amerika paten diberikan pada tahun 1916 kepada Richard Patch dan Radclyffe Furness untuk baja dengan 1-2% karbon dan 15-20% kromium [3]. Mereka mencontohkan komposisi 1,35% C dan 19,5% Cr yang kelihatannya seperti baja tahan karat tetapi tidak dipatenkan. Dalam patennya mereka menyatakan bahwa mereka hanya mendengar baja dengan karbon di atas 2% dan kromium antara 12-16%. Baja karbon tinggi dan kromium tinggi sering digunakan di Inggris selama Perang Dunia I untuk berbagai aplikasi termasuk cetakan dan perkakas pemotong [4]. Perkakas pemotong biasanya diproduksi dengan baja berkecepatan tinggi tungsten tinggi pada saat itu karena kekerasan panas yang unggul dengan baja berkecepatan tinggi. Anda dapat membaca tentang kekerasan panas di artikel tentang baja kecepatan tinggi. Namun, harga tungsten mahal dan sulit diperoleh sehingga digunakan baja kromium tinggi sebagai alternatif. Baja kromium tinggi karbon tinggi awal tersebut lebih mirip dengan baja D3 atau D4 modern daripada baja D2 karena kandungan karbonnya lebih tinggi, sekitar 2,2-2,4%.
Development of D2
Pada tahun 1918 paten diajukan di Inggris oleh Paul Kuehnrich [5] untuk baja karbon tinggi kromium tinggi yang dimodifikasi dengan kobalt, sekitar 3,5%. Penambahan kobalt bertujuan untuk meningkatkan kekerasan panas baja sehingga mendekati baja kecepatan tinggi. Anda dapat membaca lebih lanjut tentang pengaruh kobalt terhadap baja di artikel ini. Paten tersebut memiliki rentang kimia yang cukup luas: 1,2-3,5% karbon, 8-20% kromium, dan 1-6% kobalt. Namun, menariknya contoh paduan yang diberikan memiliki 1,5% C, 12% Cr, dan 3,5% kobalt yang tanpa kobalt akan sangat mirip dengan D2 modern. Meskipun di AS baja karbon tinggi kromium tinggi tidak digunakan sebagai pengganti baja kecepatan tinggi, baja ini mendapatkan popularitas pada baja cetakan. Baja cetakan memerlukan ketahanan aus yang tinggi yang diperoleh melalui banyaknya kromium karbida yang ada dalam baja tersebut. Ini awalnya adalah baja kromium 2,2-2,4% tipe D3 yang memiliki ketangguhan dan kemampuan mesin yang relatif buruk. Baja ini juga biasanya tidak mengandung vanadium atau molibdenum. Komposisi yang konsisten dengan D2 tidak dilaporkan oleh Gill pada tahun 1929 [1] sehingga meskipun sudah ada pada saat itu, kemungkinan besar komposisi tersebut tidak digunakan secara luas.
Permohonan paten untuk D2: diajukan 30 Juni 1927 oleh Gregory Comstock dari perusahaan Firth-Sterling Steel. Comstock, Gregory J. “Baja paduan.” Paten A.S. 1.695.916, diterbitkan 18 Desember 1928.
Pada tahun 1934 komposisi yang konsisten dengan D2 dibahas dengan 1,55% C, 12% Cr, 0,25% V, dan 0,8% Mo [6]. Tentu saja belum diberi nama D2. Molibdenum ditambahkan untuk menjadikannya baja “pengerasan udara” yang memungkinkan baja mengeras sepenuhnya pada bagian yang tebal atau tanpa minyak. Tanpa Mo, Cr yang tinggi membuat baja cukup mengeras tetapi tidak cukup untuk membuatnya benar-benar mengeras di udara. Penambahan vanadium dilakukan untuk meningkatkan ketangguhan yang dilakukan dengan menyempurnakan ukuran butir dan juga struktur karbida. Baja tipe D2 baru ini mendapatkan popularitas karena “sifat pengerasan udara, distorsi rendah, dan kualitas pemesinan yang lebih baik dibandingkan baja lainnya [baja karbon tinggi, kromium tinggi]” [6]. Hal ini juga dilaporkan sebagai, “baja yang paling mudah beradaptasi secara universal dari… baja karbon tinggi kromium tinggi” [6]. Dan seperti disebutkan sebelumnya, karbon yang lebih rendah berarti ketangguhan yang jauh lebih besar dibandingkan baja mirip D3 sebelumnya yang dapat Anda lihat pada gambar di bawah. Penambahan vanadium dan nikel telah dicoba pada baja karbon tipe D3, 2,2%, namun meskipun hal tersebut meningkatkan ketangguhan, D2 karbon rendah jauh lebih tangguh. Sejak saat itu D2 menjadi salah satu baja perkakas paling populer, khususnya pada cetakan. Baja baru yang “lebih baik” yang dibuat untuk cetakan terus dibandingkan dengan D2 karena keberadaannya di mana-mana.
D2 in Knives
Butuh beberapa waktu sebelum D2 digunakan pada pisau. Penggunaan tercatat pertama yang dapat saya temukan adalah oleh D.E. Henry pada tahun 1965 atau 1966 [7] [8]. Dia mencoba D3 dengan karbon lebih tinggi terlebih dahulu diikuti oleh D2, tanpa sengaja meniru urutan pengembangannya. Karena popularitasnya sebagai baja perkakas, hanya masalah waktu sebelum seseorang menggunakan D2. Ketahanan ausnya yang relatif tinggi serta kekerasan dan ketangguhan yang baik membuatnya berfungsi dengan baik sebagai baja pisau. Dengan kandungan kromiumnya yang tinggi, ia mempunyai posisi unik dalam perdebatan baja tahan karat vs baja karbon. D2 memiliki ketahanan aus dan ketangguhan yang lebih baik dibandingkan 440C, baja tahan karat yang paling umum digunakan pada tahun 70-an, sehingga bagi pembuat yang merasa bahwa ketahanan noda D2 “cukup baik” maka D2 dapat menawarkan sifat yang unggul. Anda dapat membaca lebih lanjut tentang seberapa tahan korosi D2 di artikel ini. Baja ini juga memiliki ketahanan aus yang jauh lebih besar dibandingkan baja karbon yang biasa digunakan oleh pembuat pisau tempa, sehingga digunakan oleh beberapa pembuat pisau yang menginginkan baja dengan ketahanan aus yang tinggi. D2 telah digunakan di banyak pisau, yang terkenal oleh pembuat seperti Bob Dozier.
Carbide Structure of D2
Karbida besar di D2 membatasi ketangguhannya dan juga stabilitas tepinya. Versi metalurgi serbuk, CPM-D2, dirilis sekitar tahun 2007 [9] untuk mengurangi ukuran karbida, yang dilaporkan dapat meningkatkan ketangguhan, ketahanan terhadap korosi, dan respons perlakuan panas. Anda dapat membaca selengkapnya tentang mengapa D2 memiliki karbida besar dan proses metalurgi serbuk di artikel ini. Sprayform adalah teknologi yang agak mirip yang menghasilkan ukuran karbida yang lebih besar daripada metalurgi serbuk. Ada versi D2 berbentuk semprotan yang disebut PSF27 yang diproduksi oleh Dan Spray di Denmark, dibuat setidaknya sejak tahun 2002 [10]. Anda dapat melihat penurunan ukuran karbida dalam bentuk konvensional (yah, ESR), semprotan, dan PM D2 pada gambar di bawah [10]. Perhatikan bahwa PM berada pada perbesaran yang lebih tinggi.
Those are pretty low resolution micrographs. I took micrographs of D2, PSF27, and CPM-D2 which are shown below:
Conventional D2
PSF27
CPM-D2
Properties of D2
Bohler Uddeholm mengukur retensi tepi D2 bersama dengan baja lainnya dengan pengujian CATRA dan menemukan bahwa baja tersebut agak lebih baik daripada N690, ATS-34/154CM, dan 440C, setara dengan 3V, tetapi lebih buruk daripada S35VN, Vanadis 4 Extra, Elmax, S30V, M4, dan M390 [11]. Saya juga menghitung retensi tepi relatif terhadap 440C yang merupakan nilai yang dilaporkan Crucible di masa lalu.
Crucible melaporkan bahwa D2 memiliki ketangguhan yang kira-kira setara dengan 10V, lebih baik dari 440C dan S90V, namun lebih buruk dari 3V, CruWear, dan A2 [12][13][14].
Dalam pengujian ketangguhan kami, D2 tidak terlalu mengesankan meskipun kami hanya menguji satu perlakuan panas dan belum membandingkan dengan banyak baja dengan ketangguhan rendah lainnya seperti 10V, 440C, dan S90V:
Ketahanan terhadap korosi dalam beberapa kasus agak berlebihan karena kandungan kromiumnya yang tinggi. Sekitar setengah dari kromium tersebut terikat dalam karbida yang tidak berkontribusi terhadap ketahanan terhadap korosi. Oleh karena itu, baja ini memiliki ketahanan korosi yang baik untuk baja perkakas, meskipun ada beberapa baja non-tahan karat yang berpotensi memiliki ketahanan korosi yang lebih baik, terutama baja Cr 8% seperti 3V atau CruWear. Berikut adalah bagan dari artikel tersebut dengan peringkat baja berdasarkan “kromium dalam larutan” yang kira-kira sama dengan ketahanan korosi masing-masing baja:
D2 in Knives Today
D2 terus digunakan pada pisau; pencarian di BladeHQ menampilkan 1.690 pisau yang tersedia di D2. Pembuat pisau seperti Bob Dozier telah membangun reputasi mereka dalam membuat pisau superior dengan D2. Dengan meningkatnya baja yang mengandung vanadium metalurgi serbuk, kini ada pilihan lain dengan ketahanan aus dan ketangguhan yang lebih tinggi. Atau baja tahan karat metalurgi serbuk yang dapat menyamai atau melampaui ketahanan aus dan ketangguhannya tetapi dengan ketahanan korosi yang lebih baik. Baja metalurgi serbuk jauh lebih mahal daripada D2, karena D2 diproduksi secara konvensional dan tersedia secara luas di hampir semua perusahaan baja perkakas. Oleh karena itu dari sudut pandang biaya, D2 masih memiliki keunggulan dibandingkan banyak baja baru. Bentuk semprotan yang lebih baru dan versi PM dari D2 membantu mengatasi beberapa perbedaan sifat dibandingkan dengan baja metalurgi serbuk lainnya. Karena sifat dan reputasinya yang baik yang dibangun selama beberapa dekade, D2 kemungkinan akan terus terlihat pada pisau.
Conclusions
Baja karbon tinggi dan kromium tinggi dikembangkan sebagai alternatif baja berkecepatan tinggi di Inggris pada awal abad ke-20. Baja ini mirip dengan baja perkakas D3 modern dengan karbon sangat tinggi (2,2%). Karbon dikurangi menjadi 1,5%, dan penambahan Mo dan V dilakukan untuk meningkatkan ketangguhan dan kemampuan pengerasan baja yang digunakan pada tahun 1934. Baja ini kemudian kita kenal sebagai D2, yang populer sebagai baja cetakan. Baja ini pertama kali digunakan pada pisau oleh D.E. Henry pada tahun 1965 atau 1966 dan menjadi populer di bidang pisau. Versi sprayform dan metalurgi serbuk telah diproduksi untuk meningkatkan ketangguhan dan menyempurnakan struktur mikro D2. D2 memiliki ketahanan aus yang baik, kekerasan, dan ketangguhan yang memadai.
Thanks to Robert Erickson, knifeandgear_swiss, Dale Bushness, and Paul Hart for becoming Knife Steel Nerds Patreon supporters!
[1] Gill, J. P. “High-carbon high chromium steels.” Trans. ASST 15 (1929): 387-400.
[2] Hadfield, Robert Abbott. “Alloys of Iron and Chromium, Including a Report by F. Osmond.” J. Iron Steel Inst. 42 (1892): 49.
[3] Patch, Richard H., and Radclyffe Furness. “Tool-steel alloy.” U.S. Patent 1,206,902, issued December 5, 1916.
[4] Gill, James Presley, Robert Steadman Rose, George Adam Roberts, Harry Grant Johnstin, and Robert Burns George. Tool steels. American Society for Metals, 1944.
[5] Kuehnrich, Paul Richard. “Steel.” U.S. Patent 1,277,431, issued September 3, 1918.
[6] Wills, W. H. “Practical Observations on High-Carbon High-Chromium Tool Steels.” Trans. ASM 23 (1935): 469.
[7] Warner, Ken. Knives,’84. DBI Books, 1983.
[8] Henry, D.E. Collins Machetes and Bowies, 1845-1965. Krause Publications, 1995.
[9] www bladeforums.com/threads/cpm-d2.470623
[10] Schruff, I., V. Schüler, and C. Spiegelhauer. “Advanced tool steels produced via spray forming.” The Use of Tool Steels: Experience and Research 2 (2002): 973-990.
[11] https//knifesteelnerds.com/wp-content/uploads/2018/08/Bohler-Uddeholm-CATRA.pdf
[12] https//www.alphaknifesupply.com/Pictures/Blade-Steel/CPMS90V-Crucible pdf
[13] http//www.crucible.com/PDFs/DataSheets2010/ds10Vv1%202010 pdf
[14] http//www.crucible.com/PDFs/DataSheets2010/dsD2v12010 pdf
Filed under: Uncategorized | Tagged: 2379 steel equivalent, aisi d2 pdf, Aisi D2 steel, aisi d2 steel properties, baja aisi d2 datasheet pdf, baja perkakas d2, d2chemical composition, d3 tool steel, elmax steel equivalent, jual AISI D2 steel, steel cpm-d2, vanadis steel equivalent, xw41 steel equivalent | Leave a comment »
Steel AISI 