1. Komposisi Kimia
Elemen yang bermanfaat: Mangan (Mn, 1,00–1,60%) menghaluskan butiran dan meningkatkan keuletan; elemen paduan mikro seperti niobium (Nb) membentuk karbida halus untuk memblokir retakan. Baja dengan 1,50% Mn dapat memiliki energi tumbukan 25–30% lebih tinggi pada suhu -20 derajat dibandingkan dengan 1,10% Mn.
Elemen berbahaya: Kelebihan karbon (C > 0,18%) membentuk karbida rapuh; sulfur (S) dan fosfor (P) (masing-masing kurang dari atau sama dengan 0,035% per standar) menciptakan inklusi atau melemahkan batas butir. S/P di atas batas dapat mengurangi ketangguhan sebesar 40–50% pada suhu rendah.
Elemen pelapukan: Tembaga (Cu) dan kromium (Cr) (ditambahkan untuk ketahanan terhadap korosi) juga sedikit meningkatkan ketangguhan dengan menyempurnakan struktur mikro.
2. Struktur Mikro (Perlakuan Panas-Tergantung)
TMCP (Termo-Pemrosesan Kontrol Mekanis): Menghasilkan ultra-ferit-bainit (ukuran butir<5 μm), offering the highest toughness. Q355NHE in TMCP state maintains 30–35 J at -40°C.
Dinormalisasi (N): Memurnikan butiran menjadi 5–15 μm, menghasilkan ferit-perlit yang seragam. Q355NHD dalam keadaan normal mencapai 45–55 J pada -20 derajat.
Panas-Digulung (AR): Butiran kasar (20–50 μm) dan fase yang tidak rata menyebabkan ketangguhan rendah-Q355NHD dalam kondisi AR hanya dapat mencapai 22–25 J pada -20 derajat (di bawah standar 27 J).
3. Cacat Internal
Inklusi: Partikel non-logam (misal, MnS, Al₂O₃) melemahkan matriks. Inklusi besar (Lebih besar dari atau sama dengan 50 μm) dapat menurunkan energi tumbukan sebesar 30–40%.
Porositas/Rongga: Rongga kecil atau celah penyusutan melebar akibat benturan, mengurangi ketangguhan sebesar 15–20%.
Pemisahan: Distribusi elemen yang tidak merata (misalnya, P pada batas butir) menciptakan zona rapuh, sehingga mengurangi ketangguhan-suhu rendah sebesar 25–30%.
