430 vs 446 – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Pengenalan
Type 430 dan Type 446 adalah dua jenis baja tahan karat ferritik yang umumnya dipertimbangkan ketika suatu desain harus menyeimbangkan ketahanan korosi, stabilitas termal, kemampuan dibentuk, dan biaya. Tim pengadaan dan rekayasa sering menghadapi dilema pemilihan: memilih jenis yang lebih murah dan lebih mudah dibentuk dengan ketahanan korosi yang memadai untuk lingkungan ringan, atau membayar lebih untuk kromium yang lebih tinggi, ketahanan korosi suhu tinggi yang lebih baik, dan umur yang lebih lama di lingkungan agresif.
Perbedaan utama antara kedua jenis ini adalah strategi paduan mereka dalam keluarga ferritik: satu adalah baja tahan karat ferritik standar yang ekonomis dengan kandungan kromium 16–18% (Type 430), sementara yang lainnya adalah baja tahan karat ferritik dengan kromium tinggi (Type 446) yang dioptimalkan untuk oksidasi suhu tinggi dan peningkatan ketahanan terhadap lingkungan dengan klorida tinggi atau suhu lebih tinggi. Perbedaan ini mempengaruhi pemilihan mereka dalam lembaran, pelat, pipa, dan komponen yang dibuat.
1. Standar dan Penunjukan
- UNS: UNS S43000 (Type 430); UNS S44600 (Type 446)
- ASTM/ASME: Umumnya ditentukan di bawah ASTM A240 / ASME SA-240 untuk baja tahan karat produk datar
- JIS: SUS430; SUS446 (penunjukan JIS/SUS umum yang digunakan di Asia)
- EN/ISO: Kedua jenis muncul dalam seri EN/ISO 10088 dan ekuivalen nasional (penunjukan numerik EN spesifik bervariasi menurut negara dan bentuk produk)
- GB: Standar nasional Tiongkok mencantumkan ekuivalen (standar produk bervariasi menurut bentuk dan aplikasi)
Klasifikasi: Baik Type 430 maupun Type 446 adalah baja tahan karat ferritik (magnetik, matriks kubik berpusat tubuh). Mereka bukan baja austenitik, alat, atau HSLA.
2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan
| Elemen (wt%) | Type 430 (rentang tipikal) | Type 446 (rentang tipikal) |
|---|---|---|
| C | ≤ 0.12 | ≤ 0.20–0.25 |
| Mn | ≤ 1.0 | ≤ 1.0 |
| Si | ≤ 1.0 | ≤ 1.0 |
| P | ≤ 0.04 | ≤ 0.04 |
| S | ≤ 0.03 | ≤ 0.03 |
| Cr | 16.0–18.0 | 23.0–27.0 |
| Ni | ≤ 0.75 | ≤ 0.6 |
| Mo | biasanya 0 | 0–1.0 (beberapa jenis termasuk sedikit Mo) |
| V, Nb, Ti | biasanya jejak atau tidak ada | biasanya jejak atau tidak ada |
| N | sangat rendah | sangat rendah |
Catatan: - Rentang di atas mewakili komposisi tipikal untuk jenis ASTM/UNS komersial dalam kondisi annealed. Batas pasti tergantung pada spesifikasi dan pemasok. - Type 430 adalah paduan ferritik biaya rendah dengan kromium moderat untuk ketahanan korosi umum dan kemampuan dibentuk yang baik. - Type 446 meningkatkan kandungan kromium secara substansial (dan kadang-kadang menambahkan sedikit molibdenum) untuk meningkatkan ketahanan oksidasi, ketahanan terhadap pitting dan celah pada suhu tinggi, serta ketahanan terhadap pengelupasan dalam atmosfer karburisasi atau pengoksidasi.
Bagaimana paduan mempengaruhi sifat: - Kromium adalah elemen utama untuk pasivitas (perilaku tahan karat); meningkatkan Cr ke rentang 23–27% menghasilkan peningkatan ketahanan oksidasi suhu tinggi dan ketahanan yang lebih baik terhadap korosi lokal yang agresif. - Karbon meningkatkan kekuatan tetapi dapat mempromosikan presipitasi karbida di batas butir; dalam ferritik ini dapat mempengaruhi creep dan duktilitas pada suhu tinggi. - Molybdenum, jika ada, meningkatkan ketahanan terhadap pitting dan ketahanan korosi suhu tinggi. - Ni rendah dan N rendah berarti ini adalah ferritik: kemampuan pengerasan terbatas melalui perlakuan panas, magnetik, dan umumnya tidak mengeras karena usia atau presipitasi.
3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas
Mikrostruktur: - Kedua jenis menunjukkan mikrostruktur ferritik (kubik berpusat tubuh, BCC) dalam kondisi annealed. - Type 430: matriks ferritik dengan relatif sedikit presipitat; presipitasi karbida dapat terjadi di batas butir jika terpapar siklus sensitisasi dengan karbon yang cukup. - Type 446: matriks ferritik dengan kandungan Cr yang lebih tinggi; dapat mengandung karbida kromium atau presipitat kaya kromium pada suhu tinggi, tetapi kandungan Cr yang lebih tinggi mendukung film pasif yang lebih protektif dan ketahanan pengelupasan yang lebih baik.
Respons perlakuan panas: - Baja tahan karat ferritik tidak dapat dikeraskan dengan pendinginan dan tempering seperti baja martensitik. Kekerasan dan kekuatan terutama dikendalikan oleh pengerjaan dingin, ukuran butir, dan kandungan paduan. - Annealing: Keduanya di-annealed larutan untuk mengembalikan duktilitas; anneal tipikal untuk ferritik adalah sekitar 800–950 °C diikuti dengan pendinginan terkontrol untuk menghindari kerapuhan. - Stabilisasi: Untuk versi karbon yang lebih tinggi, perlakuan stabilisasi (misalnya, penambahan Ti atau Nb dalam paduan lain) dapat ditentukan untuk mengikat karbon dan mengurangi presipitasi karbida kromium; Type 430 dan 446 biasanya bergantung pada karbon rendah atau pemrosesan terkontrol. - Pemrosesan termo-mekanik (penggulungan, pendinginan terkontrol) dapat memperhalus ukuran butir dan meningkatkan kekuatan serta ketangguhan; Type 446 mendapat manfaat dari kontrol proses saat digunakan untuk komponen suhu tinggi untuk mengelola presipitat dan ketahanan creep.
4. Sifat Mekanik
| Sifat (annealed, rentang tipikal) | Type 430 | Type 446 |
|---|---|---|
| Kekuatan tarik (MPa) | 400–600 | 450–700 |
| Kekuatan luluh (offset 0.2%, MPa) | 200–350 | 250–450 |
| Panjang regangan (%) | 20–30 | 10–25 |
| Ketangguhan impak (Charpy, J) | sedang; meningkat dengan karbon yang lebih rendah dan butir halus | biasanya lebih rendah pada suhu kamar dibandingkan 430 karena Cr yang lebih tinggi dan duktilitas yang lebih rendah; ketangguhan suhu tinggi lebih baik dipertahankan |
| Kekerasan (HB) | 120–180 | 140–220 |
Interpretasi: - Type 446 umumnya lebih kuat dan memiliki kekuatan suhu tinggi yang lebih tinggi serta ketahanan creep/oksidasi dibandingkan Type 430 karena kandungan kromium yang lebih tinggi dan, dalam beberapa varian, sedikit lebih tinggi karbon dan Mo opsional. - Type 430 biasanya lebih duktil dan lebih mudah dibentuk; ketangguhan impak pada suhu rendah dapat lebih baik di 430 tergantung pada pemrosesan. - Nilai pasti tergantung pada bentuk produk (lembaran, pelat, pipa), ukuran, dan riwayat pemrosesan. Kedua jenis memperoleh sebagian besar kekuatannya dari pengerasan kerja dan kontrol mikrostruktur daripada penguatan perlakuan panas.
5. Kemampuan Las
Pertimbangan kemampuan las untuk baja tahan karat ferritik berkisar pada kandungan karbon, paduan yang mempengaruhi kemampuan pengerasan, dan kerentanan terhadap pertumbuhan butir dan kerapuhan.
Indeks yang relevan: - Persamaan setara karbon (IIW) berguna untuk menilai kecenderungan retak dingin/kemampuan pengerasan pada ferritik yang dilas: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Parameter $P_{cm}$ memberikan ukuran kemampuan las dan kecenderungan untuk pengerasan atau retak: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$
Interpretasi kualitatif: - Type 430: umumnya memiliki kemampuan las yang baik dengan proses fusi umum ketika suhu pra-panas dan antar-passing dikendalikan; karbon yang lebih rendah dan Cr moderat memberikan nilai CE dan Pcm yang dapat dikelola. Pertumbuhan butir dapat mengurangi ketangguhan di zona terpengaruh panas (HAZ) las. - Type 446: kemampuan las lebih menantang dibandingkan 430 karena Cr yang lebih tinggi dan seringkali karbon yang lebih tinggi; kerapuhan HAZ dan ketangguhan yang berkurang menjadi perhatian. Pemanasan awal, input panas yang terkontrol, dan perlakuan annealing pasca-las atau praktik penghilang stres mungkin diperlukan dalam aplikasi kritis. Pemilihan logam pengisi (pengisi austenitik versus ferritik) mempengaruhi kinerja sambungan—pencocokan dan pengenceran harus dipertimbangkan. - Dalam kedua kasus, hindari input panas yang berlebihan dan pendinginan cepat yang dapat mempromosikan mikrostruktur keras dan rapuh di HAZ. Gunakan prosedur pengelasan yang memenuhi syarat untuk aplikasi struktural atau tekanan.
6. Korosi dan Perlindungan Permukaan
Kedua jenis adalah tahan karat (membentuk film oksida kromium pasif), tetapi perilaku korosi mereka berbeda:
- Korosi umum: Type 430 memberikan ketahanan yang baik di lingkungan atmosfer dan sedikit korosif (dalam ruangan, sedikit lembab, dan kondisi non-laut). Ini umumnya digunakan di tempat di mana risiko pitting dan korosi celah rendah.
- Korosi lokal dan oksidasi suhu tinggi: Type 446, dengan kandungan kromium yang jauh lebih tinggi, menunjukkan ketahanan yang lebih baik terhadap pengelupasan, oksidasi, dan beberapa bentuk korosi lokal pada suhu tinggi dan dalam atmosfer yang mengandung klorida agresif. Ketika Mo ada dalam varian 446, ketahanan terhadap pitting semakin meningkat.
Angka Setara Ketahanan Pitting (jika berlaku): $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ - PREN paling berlaku untuk menilai ketahanan pitting dalam paduan di mana Mo dan N signifikan. Untuk 430 standar dengan Mo dan N rendah, PREN rendah dan tidak menjadi diskriminator yang berguna; untuk beberapa varian 446 dengan Mo, PREN akan lebih tinggi, mencerminkan ketahanan pitting yang lebih baik.
Perlindungan permukaan untuk perbandingan non-tahan karat: - Keduanya adalah tahan karat—perlindungan permukaan khusus (galvanisasi) tidak diperlukan dan jarang. Penyelesaian permukaan (pasivasi, pengasaman, pemolesan mekanis) meningkatkan ketahanan korosi dan penampilan. Di mana serangan klorida diperkirakan, pertimbangkan kandungan paduan yang lebih tinggi atau pelapisan.
7. Fabrikasi, Kemudahan Pemesinan, dan Kemampuan Dibentuk
- Kemudahan pemesinan: Baja tahan karat ferritik biasanya lebih mudah diproses dibandingkan dengan jenis austenitik. Type 430 dapat diproses dengan baik menggunakan alat konvensional; pengerasan kerja dapat terjadi jika umpan rendah. Type 446, yang lebih keras dan memiliki Cr lebih tinggi, lebih sulit pada alat pemotong dan mungkin memerlukan alat yang lebih kuat dan kecepatan yang lebih lambat.
- Kemampuan dibentuk: Type 430 memiliki karakteristik pembentukan dingin yang lebih baik (penarikan dalam, pembengkokan) karena duktilitas yang lebih tinggi. Type 446 kurang duktil dan lebih sulit dibentuk tanpa retak, terutama pada bagian yang lebih tebal.
- Penyelesaian: Keduanya dapat dipoles dan menyelesaikan permukaan dengan baik; 446 mungkin menunjukkan ketahanan sedikit lebih tinggi terhadap perubahan warna selama proses panas.
8. Aplikasi Tipikal
| Type 430 — Penggunaan Tipikal | Type 446 — Penggunaan Tipikal |
|---|---|
| Peralatan rumah tangga (trim oven, panel kontrol) | Bagian furnace suhu tinggi, pelapis pembakar |
| Trim dekoratif, panel interior arsitektur | Penukar panas di lingkungan korosif suhu tinggi |
| Trim otomotif dan komponen trim (non-struktural) | Peralatan proses industri yang terpapar atmosfer pengoksidasi |
| Cincin, sekrup, trim di mana ketahanan korosi moderat diperlukan | Sistem gas buang, pelapis boiler, pelapis cerobong |
| Peralatan layanan makanan (dalam lingkungan ringan) | Komponen flue dan exhaust suhu tinggi |
Alasan pemilihan: - Pilih Type 430 ketika biaya, ketersediaan, dan kemampuan dibentuk menjadi prioritas di lingkungan korosi ringan hingga moderat. - Pilih Type 446 ketika ketahanan oksidasi suhu tinggi, ketahanan pengelupasan, atau umur panjang di kondisi yang lebih agresif sangat penting meskipun biaya material lebih tinggi dan tantangan fabrikasi yang potensial.
9. Biaya dan Ketersediaan
- Biaya: Type 430 umumnya merupakan salah satu baja tahan karat dengan biaya lebih rendah karena kandungan kromium yang moderat dan ketersediaan yang tinggi. Type 446 memerlukan biaya lebih tinggi karena kandungan kromium yang jauh lebih tinggi dan, jika ada, paduan tambahan (Mo).
- Ketersediaan: Type 430 banyak tersedia dalam bentuk lembaran, pelat, strip, dan bentuk fabrikasi umum. Type 446 kurang umum tersedia dan sering kali dapat diperoleh melalui pemasok khusus dalam bentuk produk tertentu (lembaran, pelat, pipa) dan mungkin memiliki waktu tunggu lebih lama untuk volume besar atau geometri yang tidak biasa.
- Tip pengadaan: Evaluasi biaya siklus hidup—biaya awal yang lebih tinggi dari 446 dapat dibenarkan di mana waktu henti, penggantian, atau paparan garansi di lingkungan suhu tinggi/pengoksidasi akan mahal.
10. Ringkasan dan Rekomendasi
| Metrik Kinerja | Type 430 | Type 446 |
|---|---|---|
| Kemampuan Las | Baik (dengan kontrol standar) | Lebih menantang; memerlukan prosedur terkontrol |
| Kekuatan–Ketangguhan | Kekuatan sedang, duktilitas baik | Kekuatan suhu tinggi lebih tinggi, duktilitas suhu kamar lebih rendah |
| Korosi (suhu tinggi/pitting) | Memadai untuk lingkungan ringan | Superior untuk lingkungan suhu tinggi dan agresif |
| Biaya | Lebih rendah | Lebih tinggi |
Rekomendasi: - Pilih Type 430 jika Anda memerlukan baja tahan karat ferritik yang ekonomis dan mudah dibentuk untuk pekerjaan arsitektur interior, trim peralatan, atau lingkungan korosif moderat di mana oksidasi suhu tinggi dan pitting agresif bukanlah perhatian utama. - Pilih Type 446 jika aplikasi melibatkan suhu tinggi, atmosfer pengoksidasi, komponen furnace, lingkungan gas buang atau exhaust, atau situasi di mana ketahanan pengelupasan yang superior dan ketahanan korosi suhu tinggi jangka panjang membenarkan biaya material dan fabrikasi yang lebih tinggi.
Catatan akhir: Kedua jenis adalah baja tahan karat ferritik dan sebaiknya ditentukan dengan bentuk produk yang rinci, suhu layanan yang diharapkan, persyaratan pengelasan, dan penyelesaian permukaan. Untuk layanan kritis atau suhu tinggi, konsultasikan data material dari pemasok dan lakukan penilaian korosi dan mekanis yang spesifik untuk aplikasi.