316 vs 317 – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi

Pengenalan

Insinyur, manajer pengadaan, dan perencana manufaktur sering kali menghadapi pilihan antara baja tahan karat 316 dan 317 saat menentukan komponen untuk lingkungan korosif. Dilema pemilihan biasanya menyeimbangkan ketahanan korosi versus biaya, kemampuan las versus kemudahan fabrikasi, dan ketersediaan versus kinerja dalam kondisi layanan. Kedua jenis ini adalah baja tahan karat austenitik dengan perilaku mekanis yang serupa, tetapi dibedakan terutama oleh strategi paduan — terutama jumlah molibdenum dan nikel — yang mempengaruhi perbedaan dalam ketahanan terhadap korosi pitting dan celah serta mempengaruhi harga.

Perbedaan praktis yang paling penting adalah bahwa 317 mengandung jumlah molibdenum yang lebih tinggi (dan umumnya sedikit berbeda dalam keseimbangan nikel/krim) dibandingkan 316; ini meningkatkan ketahanan terhadap korosi lokal di lingkungan klorida agresif atau asam reduksi. Karena kedua jenis ini sering digunakan untuk tugas serupa (pompa, katup, peralatan proses, pipa), insinyur membandingkannya secara langsung untuk menentukan apakah biaya material tambahan untuk 317 dibenarkan oleh kondisi layanan.

1. Standar dan Penunjukan

Standar dan penunjukan umum yang mencakup baja tahan karat 316 dan 317 meliputi: - ASTM / ASME: A240 / SA-240 (lembaran, pelat), A276 (batang), A312 (pipa) — kedua jenis muncul dalam spesifikasi ASTM dalam berbagai bentuk produk. - UNS: 316 → UNS S31600 (dan S31603 untuk 316L), 317 → UNS S31700 (dan S31703 untuk 317L). - EN: 316 sering dipetakan ke EN 1.4401 / 1.4404 (316L) yang setara; 317 memiliki setara EN dalam keluarga 1.4440/1.4449 tergantung pada variannya. - JIS / GB: Standar nasional dipetakan ke spesifikasi kimia/fisik yang serupa untuk bentuk produk.

Klasifikasi: baik 316 maupun 317 adalah baja tahan karat austenitik (kategori tahan karat), tidak dapat diperlakukan panas dengan pengerasan konvensional; mereka bukan baja karbon atau baja alat maupun HSLA.

2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan

Tabel berikut menunjukkan rentang komposisi tipikal untuk baja tahan karat 316 dan 317 standar (bukan karbon rendah L atau stabil). Nilai di bawah ini disajikan sebagai rentang tipikal yang digunakan dalam spesifikasi komersial; batasan yang tepat tergantung pada standar spesifik dan bentuk produk.

Elemen	316 (tipikal, wt%)	317 (tipikal, wt%)
C	≤ 0.08	≤ 0.08
Mn	≤ 2.0	≤ 2.0
Si	≤ 1.0	≤ 1.0
P	≤ 0.045	≤ 0.045
S	≤ 0.03	≤ 0.03
Cr	16.0–18.0	18.0–20.0
Ni	10.0–14.0	11.0–15.0
Mo	2.0–3.0	3.0–4.0
V	≈ 0	≈ 0
Nb	≈ 0 (kecuali jenis yang distabilkan)	≈ 0
Ti	≈ 0 (kecuali jenis yang distabilkan)	≈ 0
B	jejak	jejak
N	jejak/≤0.11	jejak/≤0.11

Bagaimana paduan mempengaruhi kinerja: - Kromium (Cr) memberikan ketahanan korosi umum dan membentuk film oksida pasif. - Nikel (Ni) menstabilkan fase austenitik dan meningkatkan ketangguhan serta kemampuan las. - Molibdenum (Mo) secara signifikan meningkatkan ketahanan terhadap korosi pitting dan celah di lingkungan yang mengandung klorida dan reduksi. - Karbon mempengaruhi sensitisasi dan kekuatan suhu tinggi; varian karbon rendah (L) digunakan untuk meningkatkan kemampuan las dan mengurangi presipitasi karbida. - Elemen minor dan stabilisator (Ti, Nb) digunakan dalam jenis tertentu untuk mencegah sensitisasi dalam struktur yang dilas.

3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas

Mikrostruktur: - Baik 316 maupun 317 sepenuhnya austenitik setelah pemrosesan standar (struktur kristal kubik berpusat muka) dan tetap austenitik pada suhu kamar untuk komposisi tipikal. - Kehadiran Ni dan N meningkatkan stabilitas austenit; Mo tidak mengubah karakter austenitik dasar tetapi mempengaruhi pembentukan presipitat dan perilaku korosi.

Respons perlakuan panas: - Baik 316 maupun 317 tidak diperkeras dengan perlakuan panas quench-and-temper konvensional; mereka tidak dapat diperlakukan panas dalam arti transformasi martensitik. Sifat mekanis terutama ditentukan oleh pengerjaan dingin dan pelunakan larutan. - Rute pemrosesan tipikal: pelunakan larutan pada 1010–1150 °C (tergantung pada standar) diikuti dengan pendinginan cepat untuk mempertahankan matriks austenitik yang homogen dan melarutkan karbida. - Sensitisasi: paparan berkepanjangan dalam rentang 450–850 °C dapat menyebabkan presipitasi karbida kromium di batas butir (sensitisasi), mengurangi ketahanan korosi intergranular. Penggunaan jenis karbon rendah (L) atau yang distabilkan, atau pelunakan larutan yang tepat, mengurangi hal ini. - Pemrosesan termo-mekanis dan pengerjaan dingin meningkatkan kerapatan dislokasi dan kekuatan hasil/tarik sambil mengurangi keuletan. Pengerasan kerja sangat terlihat pada baja tahan karat austenitik dan harus dipertimbangkan selama pembentukan.

Normalisasi/penyepuhan & tempering: - Tidak berlaku sebagai mekanisme penguatan — "normalisasi" dalam arti ferritik/pearlitik tidak relevan; langkah yang diperlukan adalah pelunakan larutan untuk mengembalikan ketahanan korosi setelah fabrikasi.

4. Sifat Mekanis

Kedua jenis memiliki sifat mekanis yang secara umum serupa dalam kondisi pelunakan karena keduanya adalah baja tahan karat austenitik. Kinerja mekanis tipikal untuk produk yang dilunakkan, off-the-mill (lembaran/batang/pipa) dirangkum secara kualitatif di bawah ini.

Sifat	316 (dilunakkan, tipikal)	317 (dilunakkan, tipikal)
Kekuatan tarik (UTS)	~rentang 500 MPa tengah (bervariasi berdasarkan produk)	Sebanding dengan sedikit lebih tinggi dari 316
Kekuatan hasil (offset 0.2%)	~200–300 MPa (tergantung pada bentuk)	Serupa; mungkin sedikit lebih tinggi
Peregangan (A%)	Keuletan tinggi; biasanya ≥ 40% dalam lembaran	Sebanding; keuletan yang sangat baik
Kekerasan	Rendah hingga sedang (dilunakkan lembut)	Serupa

Interpretasi: - 317 tidak secara dramatis lebih kuat dalam istilah mekanis massal; keuntungan kinerja utama dari 317 dibandingkan 316 terletak pada ketahanan korosi daripada kekuatan mekanis. - Pengerjaan dingin meningkatkan kekuatan pada kedua jenis tetapi mengurangi keuletan dan meningkatkan tegangan sisa; pelunakan akhir digunakan sesuai kebutuhan untuk mengembalikan kemampuan bentuk dan ketahanan korosi.

5. Kemampuan Las

Kedua 316 dan 317 mudah dilas menggunakan proses umum (GTAW/TIG, GMAW/MIG, SMAW), dan keduanya memiliki varian dengan karbon rendah (L) atau elemen stabilisasi untuk meningkatkan kinerja korosi pasca-las.

Indeks kemampuan las yang berguna: - Ekivalen karbon untuk pertimbangan retakan panas dan kemampuan pengerasan dapat diperkirakan secara kualitatif dengan rumus seperti: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ dan yang lebih kompleks $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$ - Interpretasi: kedua jenis memiliki karbon rendah dan kandungan nikel sedang, memberikan kemampuan las yang baik. Mo yang lebih tinggi di 317 sedikit meningkatkan kontribusi terhadap $CE_{IIW}$ dan $P_{cm}$ melalui istilah Cr+Mo, tetapi efeknya modest dibandingkan dengan karbon atau elemen pembentuk ferit.

Panduan praktis: - Gunakan 316L/317L untuk komponen yang dilas untuk mengurangi risiko sensitisasi dan korosi intergranular. - Pelunakan larutan pasca-las mengembalikan kinerja korosi ketika praktis; jika tidak, desain untuk pengurangan tegangan atau tentukan jenis yang distabilkan. - Pemilihan logam pengisi: sesuaikan atau gunakan pengisi yang sedikit lebih banyak paduan untuk melindungi terhadap korosi lokal; konsultasikan spesifikasi prosedur pengelasan.

6. Korosi dan Perlindungan Permukaan

Untuk jenis tahan karat (austenitik) seperti 316 dan 317, pertimbangan utama kinerja korosi adalah korosi umum, pitting, korosi celah, dan retakan korosi tegangan (SCC) di lingkungan klorida.

Angka Ekivalen Ketahanan Pitting: - Untuk membandingkan ketahanan korosi lokal, gunakan PREN: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ - Karena 317 biasanya mengandung lebih banyak Mo (dan sering kali sedikit lebih tinggi keseimbangan Cr/Ni), PREN-nya lebih tinggi daripada 316, menunjukkan ketahanan pitting dan korosi celah yang lebih baik di lingkungan yang mengandung klorida dan asam reduksi.

Ketika PREN dan indeks tidak berlaku: - Untuk baja non-tahan karat (tidak relevan di sini) atau untuk lingkungan yang didominasi oleh korosi seragam dalam kondisi pengoksidaan, laju korosi umum dan pelapisan (galvanisasi, pengecatan, pelapisan polimer) adalah strategi perlindungan utama.

Implikasi praktis: - Pilih 317 di mana pitting yang disebabkan klorida dan korosi celah adalah perhatian utama (misalnya, layanan klorida terkonsentrasi, asam reduksi agresif). Untuk lingkungan yang lebih ringan atau di mana biaya sangat penting, 316 sering kali memberikan kinerja yang memadai.

7. Fabrikasi, Kemudahan Pemesinan, dan Kemampuan Bentuk

• Kemudahan pemesinan: kedua jenis dapat diproses dengan moderat dibandingkan dengan baja ferritik/martensitik; baja tahan karat austenitik cepat mengeras, sehingga strategi pemesinan menekankan alat yang kaku tinggi, beban chip yang terkontrol, dan pendingin yang melimpah. Kandungan paduan yang sedikit lebih tinggi di 317 dapat mempengaruhi keausan alat dan gaya pemotongan secara moderat.
• Kemampuan bentuk: keduanya menunjukkan keuletan dan kemampuan bentuk yang sangat baik dalam kondisi pelunakan; pengerjaan dingin meningkatkan kekuatan tetapi meningkatkan springback dan pengerasan kerja.
• Penyelesaian permukaan: keduanya menerima penyelesaian permukaan umum (polishing, pasivasi); pasivasi setelah fabrikasi atau penyelesaian las disarankan untuk mengembalikan kinerja korosi yang optimal.
• Pembentukan dingin dan penarikan dalam: dapat dilakukan dengan siklus pelunakan yang tepat dan pemilihan alat; 316 banyak digunakan di bengkel fabrikasi untuk komponen yang dibentuk; 317 berperilaku serupa tetapi mungkin memerlukan parameter proses yang sedikit berbeda untuk penyelesaian permukaan yang sama.

8. Aplikasi Tipikal

316 — Penggunaan Tipikal	317 — Penggunaan Tipikal
Fitting laut, poros pompa, poros baling-baling, perangkat keras dek	Peralatan proses kimia yang terpapar klorida dan asam reduksi
Peralatan pengolahan makanan dan farmasi (permukaan higienis)	Pipa transportasi kimia, tangki, dan penukar panas dalam media agresif
Penukar panas dan kondensor	Tangki pengasaman, sistem pemulihan asam, dan layanan garam terkonsentrasi
Aplikasi arsitektur di lingkungan pesisir (paparan sedang)	Lingkungan di mana ketahanan pitting yang lebih tinggi diperlukan (tantangan klorida/austenitik yang lebih tinggi)

Alasan pemilihan: - Pilih 316 ketika ketahanan korosi umum, kemampuan bentuk, dan biaya-efektivitas adalah prioritas dan lingkungan bersifat korosif sedang. - Pilih 317 ketika risiko korosi lokal (pitting/celah) meningkat dan kandungan molibdenum tambahan memberikan umur layanan yang diperlukan.

9. Biaya dan Ketersediaan

• Biaya: 317 umumnya lebih mahal daripada 316 karena kandungan molibdenum yang lebih tinggi dan sering kali kandungan nikel yang lebih besar. Mo adalah elemen paduan yang relatif mahal, sehingga selisih harga dapat signifikan tergantung pada harga pasar untuk Ni dan Mo.
• Ketersediaan: 316 adalah salah satu jenis austenitik yang paling umum disimpan dan tersedia secara luas dalam bentuk lembaran, pelat, batang, pipa, dan fitting. 317 juga tersedia tetapi mungkin kurang umum disimpan di beberapa wilayah dan bentuk produk; waktu tunggu dan jumlah pesanan minimum dapat lebih tinggi untuk bentuk khusus.

Nasihat pengadaan: - Evaluasi biaya siklus hidup: biaya material awal yang lebih tinggi untuk 317 dapat dibenarkan jika waktu henti, kebocoran terkait korosi, atau biaya penggantian berkurang. - Untuk fabrikasi yang dilas, pastikan ketersediaan logam pengisi yang cocok dan pertimbangkan untuk menentukan varian L (karbon rendah) jika korosi las menjadi perhatian.

10. Ringkasan dan Rekomendasi

Jenis	Kemampuan Las	Kekuatan–Ketangguhan	Biaya
316	Sangat baik (ditingkatkan dengan 316L)	Keuletan & ketangguhan yang baik; kekuatan pelunakan tipikal	Biaya lebih rendah; tersedia luas
317	Sangat baik (317L untuk pekerjaan las)	Sifat mekanis serupa; kekuatan sedikit lebih tinggi mungkin	Biaya lebih tinggi; ketahanan korosi lokal yang lebih baik

Rekomendasi: - Pilih 316 jika: - Layanan melibatkan paparan korosi sedang (percikan laut, makanan/farmasi, layanan kimia umum) dan biaya atau ketersediaan adalah prioritas. - Fabrikasi memerlukan ketersediaan material yang luas dan kemampuan las yang terbukti; pertimbangkan 316L untuk pengelasan yang luas. - Pilih 317 jika: - Lingkungan mencakup konsentrasi klorida yang lebih tinggi, asam reduksi, atau risiko tinggi korosi pitting/celah dan kandungan molibdenum yang meningkat diperlukan untuk memperpanjang umur layanan. - Analisis biaya siklus hidup mendukung investasi paduan di awal untuk menghindari kegagalan korosi prematur.

Catatan akhir: Selalu sesuaikan pemilihan material dengan lingkungan kimia spesifik, suhu, beban mekanis, dan batasan fabrikasi. Jika ragu, konsultasikan data pengujian korosi (perendaman laboratorium, pengujian pitting siklik) untuk kondisi layanan yang dimaksudkan dan libatkan spesialis material untuk mengonfirmasi pemilihan jenis dan prosedur pengelasan/fabrikasi.