15-5 PH Stainless Steel: Sifat dan Aplikasi Utama

15-5 PH Stainless Steel adalah baja tahan karat yang diperkeras melalui pengendapan yang menggabungkan kekuatan tinggi dan ketahanan korosi dengan kemampuan fabrikasi yang baik. Dikenal sebagai baja tahan karat martensitik, baja ini mengandung sejumlah besar kromium dan nikel, serta tembaga, yang meningkatkan respons pengkerasannya. Unsur paduan utama meliputi:

• Kromium (Cr): Memberikan ketahanan korosi dan berkontribusi pada kekerasan baja.
• Nikel (Ni): Meningkatkan ketangguhan dan keuletan, meningkatkan kinerja keseluruhan baja.
• Tembaga (Cu): Membantu dalam pengendapan penguatan, meningkatkan kekuatan tanpa mengorbankan ketahanan korosi.

Karakteristik dan properti

15-5 PH memiliki beberapa karakteristik yang menonjol:

• Kekuatan tinggi: Mencapai kekuatan tarik dan kekuatan luluh yang tinggi, menjadikannya cocok untuk aplikasi yang menuntut.
• Ketahanan Korosi: Menawarkan ketahanan yang sangat baik terhadap berbagai lingkungan korosif, termasuk kondisi atmosfer dan beberapa lingkungan asam.
• Kemampuan fabrikasi yang baik: Dapat dengan mudah dikerjakan dan dilas, yang menguntungkan dalam proses manufaktur.

Keuntungan dan batasan

Kelebihan	Kekurangan
Rasio kekuatan-terhadap-berat yang tinggi	Kinerja suhu tinggi yang terbatas
Ketahanan korosi yang sangat baik	Memerlukan perlakuan panas setelah pengelasan
Kemampuan mesin dan pengelasan yang baik	Biaya lebih tinggi dibandingkan dengan beberapa baja tahan karat lainnya

Secara historis, 15-5 PH telah banyak digunakan di industri penerbangan, pemrosesan kimia, dan industri lainnya di mana kekuatan tinggi dan ketahanan korosi sangat penting. Posisi pasarnya kuat, terutama dalam aplikasi yang memerlukan kombinasi sifat mekanik dan ketahanan lingkungan yang keras.

Nama alternatif, standar, dan ekuivalen

Organisasi Standar	Nama/Grade	Negara/Wilayah Asal	Catatan
UNS	S15500	AS	Ekuivalen terdekat dengan AISI 630
AISI/SAE	15-5 PH	AS	Grade penguatan pengendapan
ASTM	A564	AS	Spesifikasi untuk baja tahan karat penguatan pengendapan
EN	1.4545	Eropa	Sifat yang serupa tetapi mungkin memiliki perbedaan komposisi kecil
JIS	SUS630	Jepang	Grade sebanding dengan perbedaan kecil

Perbedaan antara grade ekuivalen ini sering kali terletak pada komposisi spesifik dan sifat mekaniknya, yang dapat mempengaruhi kinerjanya dalam aplikasi tertentu. Misalnya, meskipun UNS S15500 dan AISI 630 mirip, variasi kecil dalam kandungan nikel dan tembaga dapat mempengaruhi ketahanan korosi dan kekuatan.

Sifat kunci

Komposisi kimia

Unsur (Simbol dan Nama)	Rentang Persentase (%)
Kromium (Cr)	15.0 - 17.5
Nikel (Ni)	3.0 - 5.0
Tembaga (Cu)	3.0 - 5.0
Mangan (Mn)	1.0 maks
Silika (Si)	1.0 maks
Karbon (C)	0.07 maks
Fosfor (P)	0.04 maks
Sulfur (S)	0.03 maks

Peran utama kromium adalah untuk meningkatkan ketahanan korosi, sementara nikel meningkatkan ketangguhan dan keuletan. Tembaga memainkan peran krusial dalam proses penguatan pengendapan, secara signifikan meningkatkan kekuatan baja tanpa mengorbankan ketahanan korosinya.

Sifat mekanik

Sifat	Kondisi/Suhu	Suhu Uji	Nilai/Rentang Tipikal (Metrik - SI Units)	Nilai/Rentang Tipikal (Unit Imperial)	Standar Referensi untuk Metode Uji
Kekuatan Tarik	Annealed	Suhu Ruangan	930 - 1,100 MPa	135 - 160 ksi	ASTM E8
Kekuatan Luluh (offset 0.2%)	Annealed	Suhu Ruangan	620 - 850 MPa	90 - 123 ksi	ASTM E8
Panjang Regangan	Annealed	Suhu Ruangan	10 - 15%	10 - 15%	ASTM E8
Kekerasan (Rockwell)	Annealed	Suhu Ruangan	30 - 40 HRC	30 - 40 HRC	ASTM E18
Kekuatan Impak	Dikendalikan & Diperkuat	-40°C	40 J	29.5 ft-lbf	ASTM E23

Kombinasi kekuatan tarik dan luluh yang tinggi membuat 15-5 PH cocok untuk aplikasi yang memerlukan integritas struktural di bawah beban mekanis. Nilai panjang regangannya yang baik menunjukkan bahwa ia dapat menahan deformasi tanpa pecah, yang sangat penting dalam aplikasi dinamis.

Sifat fisik

Sifat	Kondisi/Suhu	Nilai (Metrik - SI Units)	Nilai (Unit Imperial)
Kepadatan	Suhu Ruangan	7.8 g/cm³	0.283 lb/in³
Titik Lebur	-	1,400 - 1,500 °C	2,552 - 2,732 °F
Ketahanan Termal	Suhu Ruangan	16 W/m·K	92 BTU·in/ft²·h·°F
Kapasitas Kalor Spesifik	Suhu Ruangan	500 J/kg·K	0.12 BTU/lb·°F
Ketahanan Listrik	Suhu Ruangan	0.73 µΩ·m	0.0000013 Ω·in

Kepadatan 15-5 PH menjadikannya pilihan yang ringan untuk aplikasi di mana penghematan berat sangat penting. Ketahanan termalnya sedang, yang bermanfaat dalam aplikasi di mana pelepasan panas diperlukan, sementara kapasitas kalor spesifiknya menunjukkan kestabilan termal yang baik.

Ketahanan Korosi

Agen Korosif	Konsentrasi (%)	Suhu (°C/°F)	Peringkat Ketahanan	Catatan
Klorida	3.5%	25°C/77°F	Baik	Risiko pengelupasan
Asam Sulfat	10%	25°C/77°F	Fair	Rentan terhadap retak korosi stres
Asam Asetat	5%	25°C/77°F	Excellent	Tahan terhadap korosi lokal
Atmosfer	-	-	Excellent	Baik untuk aplikasi luar ruangan

15-5 PH menunjukkan ketahanan yang sangat baik terhadap korosi atmosfer dan cocok untuk lingkungan maritim. Namun, ia rentan terhadap pengelupasan di lingkungan kaya klorida dan retak korosi stres dalam kehadiran asam sulfat. Dibandingkan dengan grade seperti baja tahan karat 304 dan 316, 15-5 PH menawarkan kekuatan superior tetapi mungkin memiliki ketahanan yang lebih rendah terhadap beberapa agen korosif, terutama di lingkungan dengan klorida tinggi.

Ketahanan Panas

Sifat/Batas	Suhu (°C)	Suhu (°F)	Catatan
Suhu Layanan Kontinu Maks	300°C	572°F	Cocok untuk aplikasi suhu tinggi
Suhu Layanan Intermiten Maks	400°C	752°F	Dapat menahan paparan suhu yang lebih tinggi dalam jangka pendek
Suhu Penskalaan	600°C	1,112°F	Mulai kehilangan sifat mekanik

Pada suhu tinggi, 15-5 PH mempertahankan ketahanan oksidasi yang baik tetapi mungkin mengalami penurunan sifat mekanik. Perhatian harus diberikan dalam aplikasi yang melibatkan paparan jangka panjang terhadap suhu tinggi, karena ini dapat mengakibatkan penurunan kekuatan dan potensi penskalaan.

Sifat fabrikasi

Kemampuan las

Proses Pengelasan	Logam Isi yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS)	Gas/Flux Pelindung Tipikal	Catatan
TIG	ER 630	Argon	Preheat direkomendasikan
MIG	ER 630	Argon	Perlakuan panas setelah pengelasan mungkin diperlukan

15-5 PH umumnya dianggap dapat dilas, tetapi pemanasan awal dan perlakuan panas setelah pengelasan sering kali diperlukan untuk menghindari retak dan memastikan sifat mekanik yang optimal. Penggunaan logam isi yang sesuai sangat penting untuk menjaga ketahanan korosi dan kekuatan di area las.

Kemampuan mesin

Parameter Pengolahan	[15-5 PH]	[AISI 1212]	Catatan/Tips
Indeks Kemampuan Mesin Relatif	60%	100%	Memerlukan kecepatan potong yang lebih lambat
Kecepatan Potong Tipikal (Pemesinan)	30 m/menit	50 m/menit	Gunakan alat karbida untuk hasil terbaik

Kemampuan mesin berada pada tingkat sedang, dan meskipun dapat dikerjakan secara efektif, kecepatan potong yang lebih lambat dan alat khusus disarankan untuk mendapatkan hasil optimal dan mencegah keausan alat.

Formabilitas

15-5 PH dapat dibentuk secara dingin, tetapi karakteristik pengerasan kerjanya mungkin membatasi tingkat deformasi. Pembentukan panas juga mungkin dilakukan, tetapi perawatan harus diambil untuk menghindari suhu berlebih yang dapat mengakibatkan kehilangan sifat mekanik.

Perlakuan panas

Proses Perlakuan	Rentang Suhu (°C/°F)	Waktu Rendaman Tipikal	Metode Pendinginan	Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan
Pemanasan Larutan	1,000 - 1,100°C / 1,832 - 2,012°F	1 jam	Dingin udara	Menghancurkan presipitasi
Pemrosesan	480 - 620°C / 896 - 1,148°F	4 - 8 jam	Dingin udara	Meningkatkan kekuatan melalui penguatan pengendapan

Proses perlakuan panas melibatkan pemanasan larutan diikuti dengan pemrosesan, yang meningkatkan kekuatan baja melalui pembentukan presipitat halus. Proses ini secara signifikan mengubah mikrostruktur, menghasilkan peningkatan sifat mekanik.

Aplikasi dan Penggunaan Akhir yang Tipikal

Industri/Sektor	Contoh Aplikasi Khusus	Sifat Baja Penting yang Digunakan dalam Aplikasi Ini	Alasan Pemilihan (Singkat)
Penerbangan	Komponen pesawat	Kekuatan tinggi, ketahanan korosi	Kritis untuk keselamatan dan kinerja
Pemrosesan Kimia	Badan katup	Ketahanan korosi	Esensial untuk lingkungan yang keras
Minyak & Gas	Poros pompa	Kekuatan tinggi, ketangguhan	Diperlukan untuk kondisi yang menuntut
Perangkat Medis	Instrumen bedah	Biokompatibilitas, ketahanan korosi	Keamanan dan keandalan sangat penting

Aplikasi lain termasuk:

• • Perkakas laut
• • Peralatan pemrosesan makanan
• • Komponen otomotif

15-5 PH dipilih untuk aplikasi yang memerlukan kombinasi kekuatan tinggi dan ketahanan korosi, terutama di lingkungan di mana integritas mekanik sangat penting.

Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Lanjutan

Fitur/Sifat	[15-5 PH]	[AISI 304]	[AISI 316]	Catatan Singkat Pro/Kon atau Trade-off
Sifat Mekanik Utama	Kekuatan tinggi	Kekuatan sedang	Kekuatan sedang	15-5 PH menawarkan kekuatan superior
Aspek Korosi Utama	Baik di banyak lingkungan	Sangat baik di sebagian besar	Sangat baik di klorida	15-5 PH dapat berkarat di klorida
Kemampuan las	Sedang	Baik	Baik	15-5 PH memerlukan penanganan yang hati-hati
Kemampuan mesin	Sedang	Baik	Baik	15-5 PH kurang dapat dikerjakan
Formabilitas	Sedang	Baik	Baik	15-5 PH kurang dapat dibentuk
Perkiraan Biaya Relatif	Lebih tinggi	Sedang	Sedang	Biaya mencerminkan manfaat kinerja
Ketersediaan Tipikal	Sedang	Tinggi	Tinggi	15-5 PH kurang umum

Saat memilih 15-5 PH, pertimbangan mencakup biaya-efektif, ketersediaan, dan persyaratan kinerja tertentu. Meskipun mungkin lebih mahal dibandingkan dengan baja tahan karat lainnya, kombinasi sifat uniknya sering kali membenarkan investasi, terutama dalam aplikasi performa tinggi. Keamanan dan keandalan sangat penting di industri seperti penerbangan dan medis, di mana sifat 15-5 PH dapat secara signifikan mempengaruhi kinerja dan daya tahan.

Singkatnya, baja tahan karat 15-5 PH adalah bahan yang serbaguna yang unggul dalam aplikasi yang memerlukan kekuatan tinggi dan ketahanan korosi, menjadikannya pilihan utama di lingkungan yang menuntut.