430 vs 446 – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Pengenalan
Memilih antara stainless steel grade 430 dan 446 adalah titik keputusan umum bagi insinyur, manajer pengadaan, dan perencana manufaktur yang harus menyeimbangkan ketahanan korosi, stabilitas suhu tinggi, kemampuan manufaktur, dan biaya. Konteks keputusan yang umum termasuk memilih material untuk rumah peralatan dan trim dalam ruangan (di mana biaya dan kemampuan bentuk penting) versus memilih paduan untuk sistem gas buang suhu tinggi, komponen furnace, atau sistem pembuangan (di mana ketahanan oksidasi dan ketahanan terhadap pengendapan jangka panjang sangat penting).
Perbedaan teknis utama adalah bahwa baik 430 maupun 446 adalah stainless steel ferritik, tetapi 446 adalah paduan ferritik krom tinggi yang dirancang untuk ketahanan oksidasi dan korosi suhu tinggi yang lebih baik; 430 adalah grade ferritik dengan krom lebih rendah, umum yang dioptimalkan untuk biaya, kemampuan bentuk, dan ketahanan korosi sedang. Karena keduanya adalah ferritik (struktur kubik berpusat tubuh), mereka sering dibandingkan dalam pekerjaan desain di mana metalurgi ferritik, kemampuan las, dan pilihan yang didorong oleh biaya saling berinteraksi.
1. Standar dan Penunjukan
- 430: UNS S43000 — biasanya ditentukan dalam standar ASTM/ASME (misalnya, A240 untuk pelat/lembar), EN (misalnya, 1.4016), JIS (SUS430), dan GB. Klasifikasi: stainless steel ferritik.
- 446: UNS S44600 — biasanya ditemukan dalam standar ASTM/ASME (misalnya, varian A240 untuk ferritik krom tinggi), EN (misalnya, 1.4762/1.4763 tergantung pada subgrade), JIS (SUS446), dan ekuivalen GB. Klasifikasi: stainless steel ferritik krom tinggi (ferritik).
Keduanya adalah stainless steel (bukan baja karbon, baja alat, atau baja HSLA). Nomor penunjukan dan komposisi yang tepat dapat bervariasi berdasarkan standar regional dan subgrade; selalu rujuk standar spesifik yang disebutkan pada gambar atau pesanan pembelian.
2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan
Tabel: Rentang komposisi tipikal (wt%) — konsultasikan standar spesifik atau sertifikat pabrik untuk batas yang tepat.
| Elemen | 430 (rentang tipikal) | 446 (rentang tipikal) |
|---|---|---|
| C | ≤ 0.12 | ≤ 0.20 (bervariasi berdasarkan spesifikasi) |
| Mn | ≤ 1.0 | ≤ 1.0 |
| Si | ≤ 1.0 | 0.5–1.5 |
| P | ≤ 0.04 | ≤ 0.04 |
| S | ≤ 0.03 | ≤ 0.03 |
| Cr | 16.0–18.0 | 23.0–27.0 |
| Ni | ≤ 0.75 | ≤ 1.0 |
| Mo | — (biasanya 0) | 0–1.5 (beberapa subgrade) |
| V | — | — |
| Nb | — | — |
| Ti | — | — |
| B | — | — |
| N | jejak | jejak |
Catatan: - Nilai bersifat indikatif dan tergantung pada standar dan pabrik yang tepat. 430 adalah grade stainless ferritik nominal 16–18% Cr dengan Ni yang sangat rendah dan pada dasarnya tidak ada tambahan paduan penguat. 446 adalah stainless steel ferritik krom tinggi; kandungan Cr yang tinggi (sering 23–27%) adalah strategi paduan kunci untuk memaksimalkan ketahanan oksidasi suhu tinggi dan mengurangi pengendapan. Beberapa spesifikasi 446 mencakup sejumlah kecil Mo atau Si yang lebih tinggi untuk lebih meningkatkan ketahanan korosi/oksidasi. - Strategi paduan: krom memberikan pembentukan film pasif dan adhesi skala suhu tinggi. Silikon dapat meningkatkan ketahanan oksidasi pada suhu tinggi. Karbon rendah menjaga stabilitas ferrit dan meningkatkan duktilitas; karbon yang lebih tinggi (jika ada dalam batas) dapat meningkatkan kekuatan tetapi dapat mengorbankan beberapa ketahanan korosi.
3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas
- Mikrostruktur (seperti yang diproduksi, dikeraskan): Kedua grade adalah ferritik dengan butir ferrit yang umumnya ekuiaxed atau terikat dan, dalam beberapa produk yang dikerjakan dingin, morfologi berserat. Tidak ada grade yang berubah menjadi austenit pada suhu kamar (berbeda dengan grade austenitik) dan keduanya pada dasarnya tidak dapat diperlakukan panas untuk kekuatan melalui pengerasan dengan perubahan fase.
- Pengaruh paduan: Kandungan Cr yang lebih tinggi dan kemungkinan Si pada 446 meningkatkan pembentukan dan stabilitas skala oksida suhu tinggi; kimia batas butir dapat mempengaruhi ketahanan pengendapan dan karburisasi pada suhu tinggi.
- Perlakuan panas dan pemrosesan:
- Pemanasan (penghilang stres) biasanya diterapkan untuk mengembalikan duktilitas dan mengurangi stres sisa. Pemanasan larutan tipikal untuk ferritik adalah di atas $900^\circ\mathrm{C}$ diikuti dengan pendinginan terkontrol; suhu yang tepat mengikuti standar yang berlaku.
- Normalisasi atau siklus quench-and-temper umumnya tidak digunakan untuk meningkatkan kekuatan seperti pada baja karbon; stainless ferritik tidak mengeras melalui transformasi martensitik. Pemrosesan termo-mekanis (penggulungan dingin + pemanasan) mengontrol sifat mekanis akhir (hasil, tarik, duktilitas) melalui pengerasan kerja dan rekristalisasi.
- Kontrol ukuran butir melalui penggulungan dan pemanasan terkontrol penting untuk ketangguhan dan ketahanan creep pada suhu sedang. Mikrostruktur krom tinggi 446 ditargetkan untuk stabilitas pembentukan skala daripada kemampuan pengerasan.
4. Sifat Mekanis
Tabel: Rentang sifat mekanis tipikal (dikeraskan, suhu kamar). Nilai bersifat indikatif; verifikasi dengan laporan uji pabrik.
| Sifat | 430 (dikeraskan, tipikal) | 446 (dikeraskan, tipikal) |
|---|---|---|
| Kekuatan tarik (MPa) | 400–600 | 450–650 |
| Kekuatan hasil (0.2% offset, MPa) | 200–350 | 220–400 |
| Peregangan (dalam 50 mm, %) | 20–40 | 15–35 |
| Kekerasan impak (Charpy, J) | Sedang; duktil pada suhu kamar; berkurang pada suhu subzero | Umumnya lebih rendah dari 430 pada suhu rendah; baik pada suhu kamar tergantung pada bentuk produk |
| Kekerasan (HB / HRB) | ~120 HB (bervariasi dengan pengerasan kerja) | Sedikit lebih tinggi mungkin ketika dikerjakan dingin |
Interpretasi: - Kekuatan: 446 mungkin menunjukkan kekuatan yang sedikit lebih tinggi dalam beberapa bentuk produk karena kimia dan pemrosesan, tetapi tidak ada grade yang digunakan terutama untuk aplikasi kekuatan tinggi; kekuatan mereka didominasi oleh tingkat pengerjaan dingin dan bentuk produk. - Ketangguhan dan duktilitas: 430 cenderung lebih duktil dan dapat dibentuk pada suhu kamar, sementara 446 — dengan Cr yang lebih tinggi (dan kadang-kadang C atau Si yang lebih tinggi) — sering menunjukkan duktilitas yang sedikit berkurang dan ketangguhan impak yang lebih rendah, terutama pada suhu rendah. Keduanya berkinerja buruk dibandingkan dengan stainless steel austenitik dalam ketangguhan impak kriogenik. - Sifat mekanis ini sangat tergantung pada proses (lembaran vs. pelat vs. tabung) dan harus dikonfirmasi dengan data pemasok.
5. Kemampuan Las
Kemampuan las tergantung pada ekuivalen karbon, paduan, dan ekspansi termal. Stainless steel ferritik umumnya mudah dilas menggunakan proses umum tetapi memiliki jebakan spesifik (pertumbuhan butir, kontrol delta-ferrite yang rapuh tidak relevan di sini karena keduanya adalah ferritik, tetapi sensitisasi dan pembentukan fase sigma pada suhu tinggi dapat menjadi perhatian dalam layanan).
Indeks kemampuan las yang berguna (panduan kualitatif): - Rumus ekuivalen karbon yang umum digunakan: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Indeks pengelasan terkait pitting/korosi: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$
Interpretasi kualitatif: - 430: Karbon rendah dan kandungan paduan rendah menghasilkan kemampuan las yang umumnya baik dengan metode pengelasan fusi dan resistensi yang umum. Ketahanan korosi pasca-las dapat diterima untuk banyak lingkungan dalam/layanan. Distorsi rendah karena koefisien ekspansi termal lebih rendah daripada austenitik. - 446: Krom yang lebih tinggi dan kadang-kadang karbon atau silikon yang lebih tinggi dapat meningkatkan kerentanan terhadap pertumbuhan butir dan embrittlement lokal di zona yang terpengaruh panas jika prosedur yang tidak tepat digunakan. Pemanasan awal jarang diperlukan, tetapi pemilihan pengisi las dan input panas yang terkontrol penting untuk menghindari peningkatan kekerasan lokal dan perubahan mikrostruktur. 446 kurang toleran dibandingkan 430 — perhatian lebih pada kimia logam pengisi dan perlakuan pasca-las diperlukan. - Selalu rencanakan spesifikasi prosedur pengelasan (WPS) dan pemilihan pengisi dengan masukan pemasok; lakukan percobaan las untuk perakitan kritis.
6. Korosi dan Perlindungan Permukaan
- Perilaku stainless:
- 430: Ketahanan korosi sedang dalam lingkungan yang sedikit korosif (atmosfer, dalam ruangan, dan sedikit asam). Tidak cocok untuk lingkungan kaya klorida atau laut. Menawarkan ketahanan yang baik terhadap lingkungan pengoksidasi ringan pada suhu ambien.
- 446: Kandungan krom yang tinggi sangat meningkatkan ketahanan terhadap oksidasi suhu tinggi dan pengendapan; kinerjanya lebih baik daripada 430 dalam gas buang, atmosfer furnace, dan dalam beberapa lingkungan sulfidasi atau karburisasi. Ini juga lebih tahan terhadap pitting dan korosi celah pada suhu tinggi.
- PREN (ketahanan pitting) biasanya diterapkan pada grade austenitik/duplex tetapi dapat dirujuk: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
- Interpretasi: PREN memiliki utilitas langsung yang terbatas untuk grade ferritik karena perilaku pitting klorida mereka berbeda; namun, Cr yang lebih tinggi (dan Mo) pada 446 akan memberikannya ketahanan pitting/oksidasi yang lebih tinggi daripada 430.
- Perlindungan permukaan untuk baja non-stainless: tidak berlaku di sini karena keduanya adalah stainless; namun, untuk estetika yang lebih baik atau perlindungan ekstra, keduanya dapat dicat, dipasivasi, atau diselesaikan dengan pemolesan mekanis. Untuk lingkungan yang agresif, pertimbangkan pelapisan atau alternatif paduan yang lebih tinggi.
7. Fabrikasi, Kemampuan Mesin, dan Kemampuan Bentuk
- Kemampuan bentuk:
- 430: Kemampuan bentuk yang baik dalam kondisi dikeraskan; cocok untuk penarikan dalam, pembengkokan, dan penempaan yang umum dalam aplikasi peralatan dan arsitektur.
- 446: Kurang duktil; kemampuan bentuk lebih rendah, terutama pada bagian yang lebih tebal. Jari-jari pembengkokan dan kompensasi alat harus memperhitungkan pengerasan kerja yang lebih tinggi dan pemulihan.
- Kemampuan mesin:
- Kedua grade ferritik dapat diproses dengan baik saat menggunakan alat dan kecepatan yang sesuai. 430 umumnya dianggap lebih mudah diproses daripada 446 karena Cr yang lebih rendah dan pembentukan chip yang lebih menguntungkan.
- Kecenderungan skala keras 446 yang terbentuk pada suhu pemotongan yang tinggi dan paduan yang lebih tinggi dapat meningkatkan keausan alat; gunakan alat karbida dan pendingin yang memadai.
- Penyelesaian permukaan: Keduanya menerima pemolesan mekanis, penggilingan, dan sikat. 446 mungkin memerlukan penyelesaian yang lebih agresif untuk menghilangkan skala oksida yang keras saat dibentuk panas.
- Perencanaan urutan pengelasan dan pembentukan penting: pembentukan sebelum pemanasan akhir meningkatkan duktilitas dan mengurangi risiko retak untuk 446.
8. Aplikasi Tipikal
| Grade 430 – Penggunaan Tipikal | Grade 446 – Penggunaan Tipikal |
|---|---|
| Peralatan rumah tangga (kompor, kap dapur, panel) | Bagian furnace, pelapis ruang bakar |
| Trim otomotif, trim interior dan trim dekoratif | Pelapis cerobong, saluran gas buang, komponen boiler |
| P panel HVAC, trim arsitektur dalam ruangan | Komponen pembuangan dan penukar panas pada suhu tinggi |
| Peralatan layanan makanan (non-steril, rendah klorida) | Sistem penanganan gas suhu tinggi dan pemanasan industri |
| Lembaran dan strip tahan korosi umum | Bagian yang terpapar oksidasi suhu tinggi dan sulfidasi siklik |
Alasan pemilihan: - Pilih 430 ketika biaya, kemampuan bentuk, dan ketahanan korosi ambien yang dapat diterima adalah prioritas dan suhu layanan rendah hingga sedang. - Pilih 446 ketika layanan melibatkan suhu tinggi yang terus menerus atau siklik, atmosfer pengoksidasi agresif, atau di mana ketahanan skala jangka panjang diperlukan meskipun biaya material lebih tinggi dan kemampuan bentuk yang berkurang.
9. Biaya dan Ketersediaan
- Biaya: 430 adalah grade stainless ferritik volume tinggi yang diproduksi secara luas dan biasanya termasuk dalam opsi stainless dengan biaya lebih rendah. 446, dengan kandungan krom yang jauh lebih tinggi dan sering kali pemrosesan yang lebih khusus, memerlukan biaya lebih per kilogram/meter dan kurang ekonomis untuk bagian besar dengan stres rendah.
- Ketersediaan: 430 tersedia secara luas dalam berbagai bentuk produk (lembaran, pelat, koil, strip, tabung). 446 tersedia tetapi dalam bentuk produk dan ukuran pabrik yang lebih sedikit; waktu tunggu bisa lebih lama, dan jumlah pesanan minimum atau produsen khusus mungkin berlaku untuk bentuk produk tertentu.
- Catatan pengadaan: untuk proyek yang sensitif terhadap anggaran, konfirmasi total biaya siklus hidup: 446 dapat mengurangi biaya pemeliharaan dan penggantian dalam aplikasi suhu tinggi meskipun biaya awalnya lebih tinggi.
10. Ringkasan dan Rekomendasi
Tabel: Perbandingan cepat (kualitatif)
| Atribut | 430 | 446 |
|---|---|---|
| Kemampuan las | Baik — toleran dengan pengisi standar | Adil — memerlukan input panas yang terkontrol dan pengisi yang sesuai |
| Keseimbangan Kekuatan–Ketangguhan | Duktilitas baik; kekuatan sedang | Kekuatan sedikit lebih tinggi mungkin; duktilitas/ketangguhan lebih rendah |
| Ketahanan oksidasi suhu tinggi | Sedang | Bagus |
| Kemampuan bentuk | Bagus | Adil hingga buruk (tergantung pada ukuran) |
| Biaya | Rendah (ekonomis) | Lebih tinggi (premium karena paduan) |
| Ketersediaan (bentuk standar) | Sangat baik | Sedang — khusus |
Rekomendasi: - Pilih 430 jika Anda memerlukan stainless steel ferritik yang ekonomis dan dapat dibentuk untuk kondisi dalam ruangan atau layanan ringan di mana oksidasi suhu tinggi bukanlah perhatian utama (peralatan, panel HVAC, trim dekoratif, bagian lembaran logam umum). - Pilih 446 jika aplikasi mengekspos material pada suhu tinggi yang berkelanjutan atau siklik, gas buang, atau atmosfer pengoksidasi/karburisasi di mana ketahanan skala dan oksidasi jangka panjang diperlukan (komponen furnace atau boiler, pelapis cerobong, bagian pembuangan dan gas buang suhu tinggi), dan Anda dapat menerima biaya material yang lebih tinggi dan persyaratan fabrikasi yang lebih ketat.
Catatan akhir: Baik 430 maupun 446 adalah stainless steel ferritik; pilihan yang tepat tergantung pada menyeimbangkan suhu layanan, lingkungan (paparan oksidasi/halogen/klorida), kemampuan bentuk, prosedur las, dan biaya siklus hidup. Selalu konfirmasi komposisi dan data mekanis dengan sertifikat uji pabrik dan validasi prosedur pengelasan serta percobaan pembentukan untuk komponen kritis.