316L vs 317L – Komposisi, Perlakuan Panas, Properti, dan Aplikasi
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Pengenalan
Baja tahan karat austenitik 316L dan 317L adalah pilihan umum di mana ketahanan terhadap korosi, kemampuan dibentuk, dan kemampuan pengelasan diperlukan. Insinyur, manajer pengadaan, dan perencana manufaktur sering mempertimbangkan trade-off antara kinerja korosi dan biaya material, serta pertimbangan untuk fabrikasi dan layanan jangka panjang di lingkungan yang mengandung klorida atau asam. Perbedaan praktis utama antara 316L dan 317L adalah kandungan molibdenum yang lebih tinggi dan sedikit berbeda dalam kandungan kromium dari 317L, yang meningkatkan ketahanan terhadap korosi lokal dengan biaya material yang lebih tinggi; inilah sebabnya mengapa kelas ini sering dibandingkan saat menentukan pipa, wadah, penukar panas, atau peralatan sanitasi untuk layanan agresif.
1. Standar dan Penunjukan
Standar dan penunjukan umum di mana 316L dan 317L muncul:
- ASTM / ASME: A240 (plat), A276 (batang), A182 (penempaan), dll.
- EN: EN 10088-2 (baja tahan karat) dan standar produk terkait.
- JIS: SUS316L, SUS317L (setara dengan Standar Industri Jepang).
- GB/T: Standar Tiongkok mencakup komposisi dan bentuk produk yang serupa.
Kedua 316L dan 317L adalah baja tahan karat austenitik (tahan karat, bukan karbon, paduan, alat, atau baja HSLA). Akhiran “L” menunjukkan karbon rendah (meningkatkan ketahanan terhadap sensitisasi selama pengelasan).
2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan
Tabel berikut memberikan rentang komposisi tipikal (wt%) yang sering dikutip untuk 316L dan 317L komersial. Ini adalah rentang representatif dari spesifikasi produk umum; batasan yang tepat tergantung pada standar dan bentuk produk tertentu.
| Elemen | 316L (wt% tipikal) | 317L (wt% tipikal) |
|---|---|---|
| C | ≤ 0.03 | ≤ 0.03 |
| 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 | 3.0–4.5 |
| V | — (jejak) | — (jejak) |
| Nb (Cb) | — (kelas yang distabilkan secara opsional) | — |
| Ti | — (kelas yang distabilkan secara opsional) | — |
| B | Jejak | Jejak |
| N | ≤ 0.10 (jejak hingga kecil) | ≤ 0.10 (jejak hingga kecil) |
Strategi paduan dan efek: - Kromium memberikan film pasif dan ketahanan korosi secara keseluruhan. - Nikel menstabilkan struktur austenitik dan meningkatkan ketangguhan serta kemampuan dibentuk. - Molibdenum adalah elemen utama yang meningkatkan ketahanan terhadap korosi pitting dan celah di lingkungan yang mengandung klorida; 317L biasanya mengandung lebih banyak Mo dibandingkan 316L. - Karbon rendah (L) mengurangi risiko presipitasi karbida kromium (sensitisasi) di zona yang terpengaruh panas selama pengelasan.
3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas
Mikrostruktur: - Baik 316L maupun 317L sepenuhnya austenitik (kubus berpusat muka) dalam kondisi annealed di seluruh suhu layanan yang tipikal. - Mereka tidak berubah menjadi martensit saat mendingin dari suhu annealing dan tidak merespons siklus quench-and-temper yang digunakan untuk baja feritik atau martensitik.
Respons perlakuan panas: - Annealing larutan (biasanya 1010–1150°C diikuti dengan pendinginan cepat) mengembalikan duktilitas, melarutkan presipitat, dan mengembalikan paduan ke kondisi austenitik sepenuhnya yang tahan korosi. - Tidak ada penguatan oleh perlakuan panas konvensional (mereka tidak mengeras oleh perlakuan termal); kekuatan hanya meningkat melalui kerja dingin (penguatan regangan). - Sensitisasi (presipitasi karbida kromium) dapat terjadi dalam kisaran sekitar 450–850°C jika karbon ada; kelas karbon rendah (L) mengurangi risiko ini. - Penambahan stabilisasi (Nb atau Ti, tidak umum untuk 316L/317L standar) hanya digunakan di mana paparan berulang terhadap suhu sensitisasi diharapkan; jika tidak, annealing larutan ditambah karbon rendah adalah pendekatan yang biasa.
4. Sifat Mekanik
Sifat mekanik tipikal, annealed untuk 316L dan 317L komersial secara umum mirip; 317L mungkin menunjukkan kekuatan tarik yang sedikit lebih tinggi dalam beberapa bentuk produk karena komposisi. Nilai di bawah ini bersifat indikatif untuk material yang telah annealed (aktual tergantung pada bentuk produk dan standar).
| Sifat (annealed) | 316L (tipikal) | 317L (tipikal) |
|---|---|---|
| Kekuatan tarik (MPa) | 480–620 | 490–640 |
| 0.2% Bukti / Hasil (MPa) | 170–310 | 170–320 |
| Peregangan (A%) | ≥ 40% (tergantung pada ketebalan) | ≥ 40% (tergantung pada ketebalan) |
| Kekerasan dampak (Charpy) | Baik, mempertahankan ketangguhan pada T rendah | Baik, mirip dengan 316L |
| Kekerasan (HB atau HRB) | Sedang (annealed) | Sedang (annealed) |
Interpretasi: - Kedua kelas bersifat duktil dan tangguh dalam kondisi annealed. Perbedaan dalam sifat mekanik kecil untuk bentuk produk umum; setiap peningkatan kekuatan yang moderat untuk 317L terutama berasal dari kandungan paduan yang lebih tinggi (Mo dan kadang-kadang Cr/Ni), bukan dari mekanisme yang dapat diperlakukan panas. - Untuk aplikasi di mana kekuatan hasil yang lebih tinggi diperlukan, kerja dingin atau paduan alternatif harus dipertimbangkan daripada mengharapkan perbedaan besar antara 316L dan 317L.
5. Kemampuan Pengelasan
Pertimbangan kemampuan pengelasan untuk kedua kelas adalah menguntungkan tetapi memerlukan praktik yang baik: - Karbon rendah meminimalkan sensitisasi di sambungan las, membuat kedua kelas cocok untuk pengelasan fusi tanpa annealing larutan pasca las dalam banyak kasus. - Kandungan nitrogen dan nikel membantu mempertahankan austenit dan duktilitas dalam logam las. - Molibdenum meningkatkan ketahanan korosi tetapi tidak akan mencegah pembekuan atau retak panas; pemilihan pengisi dan kontrol input panas sangat penting.
Indeks kemampuan pengelasan yang berguna:
- Setara karbon (rumus IIW):
$$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$
- Faktor pencegahan retak ($P_{cm}$):
$$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$
Interpretasi kualitatif: - Baik 316L maupun 317L menghitung setara karbon rendah dibandingkan dengan baja karbon yang lebih tinggi, menunjukkan ketahanan yang rendah terhadap pengerasan dan risiko rendah terhadap retak dingin. - Mo yang lebih tinggi pada 317L memiliki sedikit efek buruk pada kemampuan pengelasan fusi ketika pengisi yang sesuai (cocok dengan 317L atau bahan habis pakai yang kompatibel 316L/317L) dan parameter pengelasan digunakan. Namun, spesifikasi logam pengisi yang kompatibel untuk menjaga ketahanan korosi di zona las sangat penting (yaitu, sesuaikan kandungan molibdenum ketika ketahanan terhadap pitting sangat penting). - Annealing larutan pasca las tidak secara rutin diperlukan untuk kelas karbon rendah ini, tetapi dalam layanan yang sangat korosif atau untuk bagian tebal, annealing larutan dapat mengembalikan ketahanan korosi penuh.
6. Korosi dan Perlindungan Permukaan
Untuk paduan tahan karat, Angka Setara Ketahanan Pitting (PREN) adalah indeks yang berguna untuk ketahanan terhadap pitting klorida: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
- Karena 317L biasanya mengandung lebih banyak molibdenum dibandingkan 316L, PREN-nya lebih tinggi dan oleh karena itu ketahanannya terhadap korosi pitting dan celah di lingkungan yang mengandung klorida lebih baik.
- PREN adalah indeks empiris dan paling berguna untuk membandingkan baja tahan karat austenitik dan duplex dengan mikrostruktur yang serupa; tidak boleh digunakan sendiri untuk memprediksi korosi umum di semua lingkungan.
- Untuk baja non-tahan karat, strategi perlindungan mencakup galvanisasi, pengecatan, atau pelapisan polimer; metode tersebut tidak relevan untuk 316L/317L karena paduan ini bergantung pada perlindungan film pasif.
Panduan praktis: - Gunakan 316L untuk aplikasi kimia dan sanitasi umum di mana tingkat klorida sedang. - Gunakan 317L di mana potensi pitting klorida, korosi celah, atau beberapa lingkungan asam (misalnya, asam sulfat atau fosfat dalam konsentrasi tertentu) memerlukan ketahanan korosi lokal yang lebih baik.
7. Fabrikasi, Kemampuan Mesin, dan Kemampuan Dibentuk
- Kemampuan dibentuk: Kedua kelas dapat dibentuk dan ditarik dalam kondisi annealed karena struktur austenitik yang stabil dan duktilitas yang baik.
- Kemampuan mesin: Baja tahan karat austenitik bersifat pengerasan kerja; kemampuan mesin adalah sedang hingga buruk dibandingkan dengan baja karbon. 317L sedikit lebih sulit untuk diproses dalam beberapa kasus karena kandungan paduan yang lebih tinggi; gunakan alat tajam, pengaturan yang kaku, dan kecepatan pemotongan yang sesuai.
- Finishing permukaan dan pemolesan: Keduanya dapat dipoles hingga hasil yang baik; kandungan paduan yang lebih tinggi pada 317L mungkin memerlukan langkah pemolesan yang sedikit berbeda untuk mencapai hasil cermin.
- Kerja dingin: Keduanya merespons dengan baik terhadap kerja dingin untuk penguatan tetapi kerja dingin meningkatkan kerentanan terhadap martensit yang diinduksi regangan pada austenitik Ni yang lebih rendah—kurang menjadi perhatian dengan kelas Ni tinggi ini.
8. Aplikasi Tipikal
| 316L — Penggunaan Tipikal | 317L — Penggunaan Tipikal |
|---|---|
| Peralatan pengolahan makanan dan minuman (tangki, pipa) | Peralatan proses kimia yang menangani aliran klorida atau asam yang lebih agresif |
| Perangkat farmasi dan medis (alat bedah, implan—di mana ditentukan) | Scrubber pengendalian polusi, desulfurisasi gas buang di mana ketahanan pitting yang lebih tinggi diperlukan |
| Fitting maritim, kondensor air laut (paparan klorida sedang) | Penukar panas dan pipa dalam aliran proses yang mengandung klorida |
| Penukar panas, kondensor, dan trim arsitektur | Komponen di mana ketahanan terhadap celah/pitting adalah prioritas (misalnya, sistem garam) |
Rasional pemilihan: - Pilih 316L untuk ketahanan korosi yang luas dengan biaya lebih rendah dan pengadaan yang lebih mudah untuk layanan umum. - Pilih 317L ketika lingkungan layanan mencakup konsentrasi klorida yang lebih tinggi, celah, atau risiko korosi lokal yang membenarkan biaya tambahan.
9. Biaya dan Ketersediaan
- Biaya: 317L biasanya lebih mahal dibandingkan 316L karena kandungan molibdenum yang lebih tinggi dan sedikit lebih tinggi dalam komposisi nikel/kromium; harga bervariasi dengan pasar logam komoditas dan bentuk (lembaran, plat, batang, pipa).
- Ketersediaan: 316L adalah salah satu kelas baja tahan karat austenitik yang paling banyak tersedia dalam berbagai bentuk produk dan finishing. 317L umumnya tersedia tetapi kurang umum dalam bentuk khusus dan mungkin memiliki waktu tunggu yang lebih lama untuk bentuk atau finishing produk tertentu.
- Nasihat pengadaan: Untuk item standar volume tinggi, 316L biasanya akan menjadi pilihan ekonomis; untuk peralatan proses yang dirancang di mana korosi lokal adalah mode kegagalan, spesifikasikan 317L dan rencanakan waktu pengadaan yang lebih lama dan anggaran material yang lebih tinggi.
10. Ringkasan dan Rekomendasi
| Kriteria | 316L | 317L |
|---|---|---|
| Kemampuan pengelasan | Luar biasa (karbon rendah) | Luar biasa (karbon rendah), pemilihan logam pengisi disarankan |
| Kekuatan – Ketangguhan | Mirip, keduanya duktil dan tangguh | Mirip, sedikit lebih tinggi kekuatan mungkin |
| Ketahanan korosi lokal (pitting/celah) | Baik | Lebih baik (Mo lebih tinggi → PREN lebih tinggi) |
| Biaya | Lebih rendah | Lebih tinggi |
| Ketersediaan | Sangat tinggi | Tinggi, tetapi sedikit kurang umum |
Rekomendasi: - Pilih 316L jika Anda memerlukan baja tahan karat austenitik yang kuat, ekonomis, dan sangat dapat dilas untuk ketahanan korosi umum, aplikasi sanitasi, atau komponen maritim di mana paparan klorida sedang. - Pilih 317L jika desain harus tahan terhadap pitting atau korosi celah dalam layanan yang lebih agresif yang mengandung klorida atau asam, atau di mana peningkatan biaya material yang marginal dibenarkan oleh pengurangan pemeliharaan dan umur layanan yang lebih lama.
Catatan akhir: Spesifikasikan batasan komposisi aktual dan persyaratan mekanik dengan merujuk pada standar yang berlaku (ASTM, EN, JIS, GB) dan bentuk produk (plat, tabung, batang). Di mana korosi lokal adalah mode kegagalan yang kritis, lakukan pengujian korosi spesifik aplikasi atau konsultasikan dengan insinyur korosi untuk memvalidasi pilihan kelas, finishing permukaan, dan prosedur las.